火电单元机组机炉协调柔性自抗扰控制

针对火电单元机组机炉协调系统中普遍存在的强耦合、参数时变、大范围变工况运行等问题设计柔性自抗扰控制方案。首先,利用柔性控制结构调整系统接近能量供需平衡,解决系统输出在快速性和稳定性之间的矛盾。在此基础上,设计自抗扰控制器对系统中的扰动、不确定性等进行估计和补偿,使控制系统具有较强的抗干扰能力和对机组变工况运行的自适应能力。根据实际控制要求,进行设定值跟踪实验、输入扰动实验、变工况实验和蒙特卡罗实验。研究结果表明:所设计方案综合柔性控制结构和自抗扰控制器的优点,具有良好的控制品质和很强的性能鲁棒性。

基于扩张状态观测器的汽轮机功频电液串级控制

现代电网对火电机组参与调峰调频提出了日益严格的要求。在"炉跟机"协调方案下,汽轮机调节系统的快速性使其能很好地满足电网负荷调度的要求,但同时可能会造成进汽调门反复调节。文中通过探究传统控制方案的缺陷,提出一种基于扩张状态观测器(extended state observer,ESO)的新型汽轮机功频电液串级控制策略,将原串级PI方案修正为串级比例控制,以ESO实时估计各种扰动并作为新的一级加以主动补偿。频域分析表明本方案能够有效克服传统设计中快速性和稳定性的矛盾。动态仿真结果表明,该方案能够以较小控制代价满足电网调峰调频的要求,控制量波动范围显著减小,且具有更强的抗扰能力和鲁棒性。

基于扩张状态观测器的火电单元机组协调控制

扩张状态观测器不依赖对象精确模型,可将火电单元机组协调系统中普遍存在的耦合、扰动、不确定性等因素看做一个扩张状态进行估计。设计控制率对该估计量进行补偿,可有效改善系统动态,提高系统性能鲁棒性。以某300 MW燃煤直流炉再热机组为被控对象进行仿真研究。根据实际控制要求,进行设定值跟踪实验,输入扰动实验和蒙特卡洛实验。结果表明,合理选择扩张状态观测器参数,可以使机炉协调系统具有较好的负荷跟踪能力,保证主汽压力在较小范围内波动;同时能有效抑制输入扰动并使系统具有强的鲁棒性。基于扩张状态观测器的协调控制策略结构简单,获得了良好的控制品质,具有工程应用价值。

基于强化学习的锅炉过热汽温控制优化

相对于普通燃煤机组,锅炉过热汽温回路的非线性、大惯性、高阶的特点更为突出,受到干扰也更频繁。而自抗扰控制器能将非标称模型之外的高阶动态、参数变化以及外界扰动当成总和扰动,并实时地对其进行估计和补偿。针对300WM锅炉开环运行数据辨识出的高阶模型,设计内环PI加外环一阶线性自抗扰控制器(ADRC)的串级控制方案。采用一种强化学习算法对一阶ADRC的4个初始参数进行优化。仿真结果显示,学习得到的控制参数能够达到最优的设定值跟踪和扰动抑制效果和良好鲁棒性。该控制策略和学习优化的控制器参数可进一步运用于实际的锅炉控制中,以提高机组的过热汽温控制效率。

球磨机制粉系统的线性自抗扰控制

球磨机制粉系统具有大惯性、大时滞和强耦合等特点,很难建立精确的数学模型.本文分析了球磨机制粉系统的动态特性,并为其设计分散线性自抗扰控制方案.该方案综合分散控制和线性自抗扰控制器的优点,结构简单,不依赖于对象精确模型,可以对被控对象中存在的耦合、干扰和不确定性等进行估计并补偿.根据实际现场要求,对球磨机制粉系统进行设定值跟踪实验、输入扰动实验和性能鲁棒性实验,并比较所设计方案与PID方案的控制性能.结果表明,分散线性自抗扰控制具有更强的解耦能力和抗干扰能力,且性能鲁棒性更优.

一类复动力系统的自抗扰控制

复动力系统的对象具有实部和虚部,且实部和虚部之间存在很强的耦合.用结构简单,解耦能力强的自抗扰控制器对一类复动力系统进行仿真研究,分别设计了单入单出控制系统和双入双出控制系统.仿真结果表明,自抗扰控制器可以将复动力系统中的耦合看做扩张状态进行实时估计和补偿,从而具有很好的解耦能力;在系统初始状态和控制器参数一致的情况下,所设计的两种控制系统可达到相同的控制效果.

基于果蝇算法的过热汽温自抗扰优化控制

锅炉过热汽温的动态特性会随运行工况发生较大变化,传统的控制方法难以达到理想的控制性能。该文基于线性自抗扰控制器设计串级优化控制方案,根据现有的比例-积分-微分(PID)控制器参数计算自抗扰控制器参数初值,进而基于改进的优化指标,采用果蝇算法优化出一组适用于不同工况的固定控制器参数。仿真结果表明:该方案能够很好地平衡快速性与稳定性的矛盾,且具有更好的性能鲁棒性。