基于多目标优化的余热锅炉预测控制器设计

余热锅炉汽水平衡控制对实现燃气-蒸汽联合循环机组(combined cycle gas-steam turbine,CCGT)节能减排和经济运行具有重要意义。CCGT频繁变负荷给余热锅炉汽水平衡带来了大幅度扰动,现有控制策略没有考虑系统运行的经济性。因此,提出了一种基于非支配排序遗传算法Ⅱ(non-dominated sorting genetic algorithm Ⅱ,NSGAⅡ)的多目标优化模型预测控制器设计方法。在余热锅炉三冲量液位控制系统的基础上,该方法将系统运行的能耗和效率加入目标函数,结合NSGAⅡ动态求解设备的变负荷控制量。利用国内某CCGT的实际运行数据进行实验,实验结果表明,所提方法在满足稳态跟踪控制的基础上,具有更低的运行成本。

实施STEAM教学的几点思考

小学科学课在教学形式上与STEAM有着先天的共性,二者有交集却不能等同。本文尝试厘清科学课与STEAM在课程理念上的交集,挖掘STEAM理念的核心内涵,辨析当前科学课融合STEAM教学中暴露的典型误区,探索科学课与STEAM的融合方向,以STEAM理念优化教学组织形式,更有效地落实课程目标。

核岛内蒸汽发生器异物抓取磁力爬壁机器人设计

核岛内蒸汽发生器(Steam Generator,SG)异物清理工作目前属于核电业内难题,随着科学技术发展,爬壁机器人技术得到了广泛关注并取得了长足发展,广泛应用到管道、船体除锈和清淤等领域。本文结合核岛SG环境工况,设计了一种用于SG二次侧异物抓取和清理,集巡查、松动、抓取于一体的磁力吸附式履带爬壁机器人。首先分析了该环境下异物抓取爬壁机器人所具备的性能和结构需求,根据设备接口和异物状态初步设计了异物抓取磁吸附爬壁机器人本体,接着分析了所设计机器人的失效工况,并通过计算机器人的受力状态,确定了机器人所需的最小吸附力,还对驱动履带的驱动电机进行了计算及选型,满足异物抓取机器人稳定运行的要求,从而为核岛内蒸汽发生器异物抓取智能化提供设备支撑。

石化企业蒸汽动力系统优化研究进展

蒸汽动力系统是石化企业的重要组成部分,也是能源消耗的主要环节,具有较大的节能潜力。优化蒸汽动力系统结构和运行参数,能够显著降低运行成本,对石化企业节能降碳和挖潜增效具有重要意义。对蒸汽动力系统优化的基本方法、研究进展和应用情况进行综述,着重介绍了启发式方法、元启发式方法、热力学目标法和数学规划法等蒸汽动力系统优化方法。在此基础上,综述了蒸汽动力系统的不确定性优化和多目标优化。归纳了蒸汽动力系统存在的不确定性因素,并介绍了不确定条件下蒸汽动力系统优化的研究进展。总结了蒸汽动力系统的优化目标,并对蒸汽动力系统的多目标优化建模和求解方法进行介绍。最后,对蒸汽动力系统优化的发展方向提出建议。

基于目标全息反馈的发电机非线性综合控制设计

针对多输入非线性控制系统提出了目标全息反馈非线性控制设计方法,该方法将非线性控制系统的全部控制目标转换到线性空间中,使控制目标均在性能指标中得到约束,因而推导的控制规律包含所有控制目标的反馈信息。运用这种设计方法,针对凝汽式发电机,提出了发电机励磁与汽门目标全息反馈非线性综合控制规律。仿真结果表明:在该控制规律的作用下,发电机具有良好的汽门与电压调节特性,不会因为调压或者调功而产生静态偏移,改善了发电机的输出特性。

考虑生产成本和环境成本的蒸汽动力系统多目标运行优化

石化企业生产过程中污染性气体的排放问题日益引起人们的重视,生产过程进行用能调度运行优化时,需要兼顾节能降本和减少排放两个矛盾的优化目标。综合考虑能源设备、生产操作及大气污染物排放等因素,建立了蒸汽动力系统的多目标混合整数线性规划(MOMILP)模型,采用改进增广ε-约束法对生产成本和环境成本两个目标统筹进行优化,从而获取设备燃料配比和能源分配的优化调度方案。同时,以某石化企业蒸汽动力系统实例为背景,对不同环境收费标准下的生产调度方案进行细致对比和分析,结果验证了所用优化调度模型的有效性。

功频调节对锅炉汽压广义对象的线性化作用

在指出了在单元火电机组中锅炉汽压广义对象非线性动态特性产生的原因的基础上 ,比较了功频调节和纯速度调节对锅炉汽压广义对象动态特性的影响 ,分析了功频调节对锅炉汽压广义对象非线性动态特性的线性化作用。进一步的研究表明 ,在负荷扰动 (外扰 )情况下 ,功频调节对锅炉汽压广义对象非线性动态特性具有很强的线性化作用 ;在大范围变工况情况下 ,采用功频调节时锅炉汽压广义特性具有良好的全局性能一致性。

火电机组主汽温控制优化策略的研究

针对火电机组汽温控制中的对象特性多变、抗扰动性能差、控制器难于整定等问题,将智能优化算法应用于汽温控制系统中,系统地提出了一套适用于工程实际的汽温控制优化策略,即高精度对象辨识、控制预估算法、扰动预估算法、控制器的鲁棒优化等,通过一个具体实例说明应用步骤,现场应用证明了该方法的有效性。

面向对象的火电厂主汽温控制方法

大型火电机组主汽温对象具有明显的滞后性、非线性、时变性的特点,采用常规PID串级控制主汽温效果欠佳,提出了面向对象的主汽温控制策略,及汽温对象由扰动通道类、调节通道类及任务处理类三大类子对象组成。以工程实例证明了任务处理类子对象算法对汽温变化的可控性。实践表明:新型控制算法具有较好的控制品质和鲁棒性,且有较强的抗干扰能力,实现了控制过程的零手动、零超温和高品质。

基于多目标规划的动力配煤软件

动力配煤是比较符合我国国情的洁净煤技术 ,其关键在于方案优化。本文以多目标规划的优化计算方法为依据 ,开发出适合于煤炭企业常规动力配煤的配煤软件 ,为煤炭企业动力配煤提供了依据。该软件人机界面友好 ,使用方便 ,可以对方案进行人工修正 ,并设有在线检测出口与其它数据库系统及Internet的连接 ,应用实践表明软件运行效果良好 。

Win32环境下一种通用控制软件的实现方法

介绍了一种通用的控制系统软件的实现方法,该软件架构将复杂的控制系统所有硬件传感器经数学抽象、归类后,使用流对象统一处理,控制软件仅对流操作。所有硬件传感器后台读写用独立线程完成,线程由各自事件同步,同步事件由中断产生,中断由脉冲设备或者定时器产生,软件缓冲区与硬件缓冲区使用临界区对象同步,硬件传感器读写完成后发送用户消息给前台窗口,这样,控制软件中访问硬件的代码段同其他代码段完全独立,特别地,通讯协议等复杂的问题在此软件架构下仅以一条控制函数形式出现。无论控制对象由多少种传感器搭建,无论设备多少,监控软件的架构是一致的,复杂的控制问题就转化为对某类流设备的读写问题。

基于多目标粒子群算法的过热汽温自抗扰控制

针对火电机组过热汽温存在大惯性、大时滞和非线性的动态特性,以及扰动因素作用下参数不易整定的问题,提出自抗扰控制–线性自抗扰控制(ADRC-LADRC)串级控制策略,即外回路应用非线性自抗扰减小超调量,内回路应用线性自抗扰对扰动快速响应并加以抑制,同时采用多目标粒子群算法对自抗扰串级回路中的参数进行整定。测试与工程应用表明:基于多目标粒子群算法整定参数的ADRC-LADRC控制策略具有较好的控制性能和抗干扰能力,能够快速响应扰动并跟踪设定值,维持过热汽温的稳定。

用于PID参数自整定的性能指标仿真研究

为提高大型电站锅炉主汽温控制中PID自动整定的性能和效率,对所采用的先进控制算法设计一种最优的控制性能指标函数有着重要的意义。该文在某电站锅炉过热器数学模型的基础上,采用Hooke-Jeeves模式搜索法进行了以几类常见的偏差项积分函数为性能指标的PID参数优化研究。通过仿真比较得出,采用不同的优化控制律和控制参数对系统的控制品质影响很大,适用于过热汽温PID参数优化控制的最优性能指标为时域受限二次型函数。同时采用文中所提出的整定方法可快速获得最优PID参数,显示了其优越性。

钢铁企业蒸汽动力系统经济环境多目标优化

为缓解钢铁企业面临的经济环境矛盾,针对钢铁企业蒸汽动力系统(SPS),提出了涵盖上游过程污染物排放的多目标多周期混合整数非线性规划模型。考虑动态供需、分时电价、燃料结构等因素,采用运行成本的经济指标并结合生命周期评价(LCA)方法构建了环境目标函数,对钢铁企业SPS进行了全流程多能源的优化调度研究,通过GAMS和Matlab软件交互完成模型的求解和数据处理。仿真结果表明:该优化模型和多目标优化方法不仅可以为钢铁企业SPS建立合理的负荷分配方案和生产调度及电网交易计划,也能提供一种环境影响与经济成本之间的权衡运行策略。相较优化前,经济优化可使系统运行成本降低3.75%,环境优化可使系统环境影响降低12.21%。双目标权衡点可使环境影响降低11.91%,运行成本降低3.46%,经济环境效益良好。在一定范围内煤价升高能缓解经济和环境优化的矛盾,而高炉煤气的使用可以显著降低全系统运行成本,一定程度降低全系统环境影响,但将增加系统内部CO_(2)、NO_(x)的排放量。所得结论可为企业改善经济环境效益、深化节能减排提供一定的理论参考。

基于等效电法的钢铁企业蒸汽系统多目标运行优化策略

针对钢铁企业蒸汽系统汽源设备多、能源品种多的特点,以某大型钢铁企业实际运行的蒸汽系统为背景,运用等效电方法对蒸汽系统的能量转换作出科学分析,采用数学规划方法,建立多目标的混合整数非线性规划模型(MINLP)。采用分步优化方法,先以蒸汽系统小时能源总成本最低为目标,将得到的结果乘以松弛系数建立成本约束并以憥效率最高为目标,利用LINGO软件求得多目标-约束优化模型的全局最优解,再通过改变松弛系数得到一组Pareto前沿。最后与单目标优化和多目标遗传算法结果相比较,证明分步优化方法所得的结果是可行的综合最优结果,能够实现低成本和高憥效率的双目标,并为生产调度提供依据。

贵州省盘江矿区动力煤配煤基地研究

以贵州省盘江矿区为例,论述了盘江矿区动力煤配 煤基地建设的目的及意义,分析了配煤中心的选址与建设方 案,又结合动力煤配煤模型的建立提出了配煤的技术路线, 对建设动力煤配煤基地具有一定的启发和借鉴作用。

蒸汽发生器传热管的微振磨损及其防护

蒸汽发生器二次侧U形管防振条处经常会发生微振磨损,外来物对传热管的磨损也时有发生。本文介绍了传热管微振磨损及外来物磨损的概况,传热管微振磨损的机理,预测传热管的微振磨损量,垂直接触力和滑动距离。最后论述了美国西屋公司、法国法马通公司、德国西门子KWU公司和加拿大B&W公司对传热管微振磨损的防护措施。

基于小生境的极性PSO多目标优化研究及应用

提出一种改进粒子群算法,即将子群优化的小生境技术应用于极性粒子群算法,每个子群单独进化,内部粒子群进化增加了极性加速度,仅在边界处进行社会信息的传递。这样既保证了子群内部的有效收敛,又增加了全局多样性。将改进的粒子群算法与多目标优化相结合应用于蒸汽发生器的液位控制器参数整定,仿真结果表明,应用该算法的系统特性与使用传统参数整定法相比,更加稳定、准确和快速,具有较强的鲁棒性。

基于自适应量子遗传算法的分数阶控制器参数整定

针对量子遗传算法中旋转变异角固定的缺点,提出了一种旋转变异角幅度随着个体适应度的变化而自适应调整的自适应量子遗传算法,对典型测试函数的优化结果表明了该策略能有效提高量子遗传算法的优化精度和收敛速度。同时,针对分数阶PIλDμ控制器难于整定的问题,将参数整定转化为参数优化,提出采用AQGA对分数阶PIλDμ参数进行优化,并利用该策略对循环流化床主汽温分数阶系统设计了分数阶PIλDμ,仿真结果表明了该方法在PIλDμ参数整定中的有效性。

过热汽温系统的Smith预估器参数多目标优化控制

文中详细分析Smith预估模型参数对控制系统性能的影响,提出一种Smith预估模型参数多目标优化整定的控制方案,利用模型失配有效改善控制系统的性能.针对火电厂过热汽温系统高阶、大惯性及非线性特点,设计一种基于串级PID的Smith预估器参数多目标自调整优化控制系统.对某600MW超临界火电机组过热汽温系统进行仿真控制,结果表明,该方案具有良好的鲁棒性,可有效克服系统的非线性,控制效果明显优于常规的串级PID控制和参数匹配的Smith预估控制系统.