基于增量观测器的MPCC一拍滞后补偿方法研究

模型预测控制具有概念简单、容易处理包含约束条件的多变量控制问题等优点,已经成为电力传动领域研究的热点。针对三相异步电机的连续控制集模型预测电流控制(CCS-MPCC),通过系统闭环模型研究了一拍滞后对模型预测控制的影响,并给出了基于增量观测器的滞后补偿方法。首先,介绍了三相异步电机CCS-MPCC的基本原理;其次,利用系统闭环模型分析了一拍滞后对CCS-MPCC的影响;然后,给出了增量观测器及其设计方法;最后,通过实验验证了一拍滞后及基于增量观测器的补偿方法对模型预测控制的影响。实验结果表明,增量观测器具有良好的一拍滞后补偿特性,可以明显的改善CCS-MPCC的控制性能。

增量式变增益函数观测器在时变系统中的应用

在增量式函数观测器IFO-KΔx的基础上,给出增量式变增益函数观测器IFO-K(T(t))Δx和增量式变增益全维状态观测器IFO-T(t)Δx的数学定义,从而使得增量式观测器的应用领域进一步扩展到非线性慢时变受控系统中。文中分别给出了IFO-K(T(t))Δx和ISO-T(t)Δx成立的充分条件,进而得出对工程实践非常有意义的结论,即在定理所论条件下增量式观测器的设计可以避开求解Sylvester矩阵方程,从而为观测器的工程应用提供了更加完备的理论依据。工程实践证明了这一结论的正确性。

增量式函数观测器对输入端不确定性有界扰动的稳定鲁棒性分析

观测器的稳定性证明是观测器存在的根本依据,文中在增量式函数观测器IFO-K?x成立的充要条件的基础上,探讨由于受控对象的固有特性(如不确定性、慢时变性等)使得IFO-K?x的充要条件不能给予严格保证时,其渐近稳定关系的变化。通过数学分析,论证IFO-K?x对于输入端存在不确定性有界扰动时的稳定鲁棒性。理论分析和工程实践均证明了,采用IFO-K?x设计状态反馈控制系统,不仅具有适用性和实用性,而且比起普通观测器具有较好的稳定鲁棒性,从而为观测器理论在控制工程中的创新与推广应用提供了一个重要的理论依据。

增量式广义PI函数观测器的概念与工程应用

锅炉过热器蒸汽温度受控对象通常具有大惯性、大迟延、参数慢时变等特点。借鉴增量式观测器和PI状态观测器的研究成果,并结合热控领域复杂控制系统通常设计成串级调节系统的实际情况,提出增量式广义PI函数观测器(IFO-PIO/BS)及其状态反馈的概念,构造串级调节系统与观测器相融合的广义状态反馈控制系统,通过数学分析,给出IFO-PIO/BS的充分条件及其相应定理和推论的证明,揭示出该控制系统等价于IFO-PIO/BS具有了变增益状态反馈的功能。将其实际应用于一台300 MW单元机组的锅炉主蒸汽温度控制系统中,当负荷以8 MW/min的速率升降50 MW,或以5 MW/min的速率分别升降80 MW时,主蒸汽温度的最大偏差被控制在4℃,为解决锅炉过热器蒸汽温度这种大惯性、大迟滞受控对象的控制难题提供一个实例。

增量式函数观测器成立的充要条件

增量式函数观测器IFO-K△x这一新概念经过一系列工程实践的检验,为其理论研究提供了重要的线索和依据。通过对观察到的现象进行归纳和整理,导出增量式函数观测器IFO-K△x成立的充要条件,并给出更加深刻和联系实际的探讨与解释,证明了在充要条件中可以不考虑H=TB。工程案例表明：增量式函数观测器IFO-K△x在热控领域的应用,可将大容量单元机组自动化的水准提升到一个全新的高度。

增量式函数观测器的概念及其状态反馈控制系统的应用

Luenberger 提出的状态观测器理论可以解决在确定性条件下受控线性系统的状态重构问题,然而,物理世界中一切实际的系统都具有不同程度的非线性。该文采用Hammerstein 模型描述一类非线性系统,明确提出增量式函数观测器的概念,从基本定义出发,通过数学分析,证明 Luenberger 函数观测器、全维状态观测器和增量式状态观测器均为增量式函数观测器的特例。由于增量式函数观测器的数学定义是建立在非线性受控系统的基础上,因此,观测器的应用便可扩展到非线性控制领域。理论分析表明,在选择同样的观测器参数的前提下,增量式观测器的鲁棒性要优于鲁棒 Luenberger 观测器。在 3 座火力发电厂的 6台 300MW 以上容量单元机组工程应用的实践已证明,基于增量式观测器的状态反馈控制与 PID 控制相结合,能实现对大滞后复杂受控对象的高质量控制,具有很强的稳定鲁棒性,其控制算法简单实用,且便于推广。

增量式函数观测器在超临界机组给水控制中的应用

超临界机组分离器出口蒸汽品质是超临界机组的一个非常重要的参数,它直接影响了机组的安全稳定性。因此对于它的控制也是超临界机组中非常重要的一个控制回路。而在超临界直流炉中一般用给水控制该参数。从直流炉本身的动态特性分析,并利用增量式函数观测器的理论,提出一种针对直流炉的给水控制方案,并在某600 MW超临界直流炉中得到了很好的应用。

增量式函数观测器在W形火焰直流锅炉汽温控制中的应用

针对W形火焰超临界直流锅炉过热蒸汽温度与煤水比控制耦合性强、炉膛温度过高易结焦、过热汽温控制对象迟延时间和惯性时间长等特点,在华电四川珙县电厂2×600 MW机组过热汽温串级PID控制系统中加入增量式函数观测器状态反馈控制。实际调试及应用表明,过热汽温动态特性明显改善,变工况时过热汽温偏差控制在允许范围之内。方案具有较强的实用性,为超临界机组的控制提供了参考和借鉴。

基于增量式函数观测器的过热汽温控制

针对火电厂过热汽温系统具有大惯性、大迟延及参数时变等特性,将基于增量式函数观测器(IFOKΔx)的状态反馈控制与PID控制相结合,使得被控对象的动态特性得到了改善,克服了PID对大滞后对象控制效果不理想的缺点,同时又保留了PID控制鲁棒性强的优点。仿真研究表明:过热汽温控制系统采用该控制策略时,具有较好的控制品质,且在选择同样的观测器参数条件下,增量式函数观测器的鲁棒性要优于全维状态观测器。

超临界机组协调控制系统设计新方法及其工程应用

超临界燃煤发电机组配置的直流锅炉,动态特性复杂。该文给出超临界机组协调受控对象的一种实用数学模型,采用观测器预估燃煤的热值,设计一种基于增量式函数观测的状态反馈+串级PID+智能控制(IC)+热值补偿(BTU)的综合型协调控制系统。采用数学方法描述了IC部分的具体内容,用状态空间法给出了整个控制系统的数学描述。通过数学分析,证明了系统稳定的充分条件,揭示了该综合型协调控制系统中串级PID调节器的作用。工程应用表明,在定压、滑压两种方式下变化负荷,其负荷速率可达12MW/min,证明了该控制系统的稳定鲁棒性。

发电厂综合型协调控制系统的设计与应用

采用状态空间统一描述基于增量式函数观测器IFO-KΔx的状态反馈+PID综合型协调控制系统,通过数学分析,给出了控制系统稳定的充分条件。在一台600 MW机组机炉协调控制的工程实践中取得实际效果表明,在协调方式累计降负荷375 MW,机前压力从16.5MPa滑压减至13.0 MPa,当负荷指令以18 MW/min和8 MW/min两种速率变化时,实际负荷和机前压力均接近同样的速率达到目标值。这有效地解决了机炉协调受控对象所具有的非线性、参数慢时变、迟滞与大惯性以及耦合等难以控制的问题,证明了该设计方案和理论分析的正确性。

基于IFO-KΔx的非线性状态反馈控制系统的几个设计概念

采用Hammerstein模型描述非线性系统时,可以应用增量式函数观测器IFO-K△x设计状态反馈控制系统,数学分析已证明,在不同的前提条件下,Luenberger函数观测器、全维状念观测器和增量式状态观测器均为增量式函数观测器的特例。该文从基于增量式函数观测器的状态反馈控制律作用下的非线性受控系统的闭环系统入手,导出几个重要概念,从而证明基于Hammerstein模型的非线性系统,应用增量式函数观测器设计状态反馈控制系统时,其控制器和观测 器可以独立地设计,即分离原理适用于该文所述之非线性控制系统,为IFO-K△x在热控领域的工程应用奠定理论基础。

模糊控制与状态反馈控制的内在联系

模糊控制通常取输出与设定值的误差和误差的变化速率作为控制器的输入量,相当于经典控制中的输出反馈控制。从纯数学的角度出发,系统的某变量及其各阶导数又可以看成是系统的各个状态。以可分段线性化的、参数慢时变的系统为研究对象,根据模糊控制的本质对其进行解析研究,并通过对控制量的分析,与状态反馈控制进行类比,从中找出模糊控制和状态反馈控制的本质联系,这些控制量都是状态的函数。

基于BP网络二级倒立摆系统PID控制

为了更好地实现对二级倒立摆系统的控制,在基于BP神经网络的PID控制器的基础上,引入增量式函数观测器,以便更好反馈系统的状态来帮助PID控制器作出鲁棒性和适应性更高的控制策略。仿真实验表明,该技术成功地实现了对二级倒立摆系统的控制,其稳定性要优于LQR控制策略。

660MW超临界燃煤机组动态特性及综合型协调控制系统浅谈

超临界燃煤发电机组具有复杂的动态特性，其控制技术的研究尤为重要。本文借由超临界机组协调、给水及温度等方面，通过观测器预估燃煤热值，来探讨综合型的协调控制系统，其具有经典、智能、现代控制和特种测量技术的特性。其控制系统的核心内容用方块图来描述，阐述系统稳定的充分条件。660MW超临界机组在定压、滑压两种方式下变化负荷，负荷速率可达到13．2MW／min，系统具有稳定鲁棒性，改进了超临界机组的负荷响应速率。

国电黄金埠电厂多煤种掺烧控制优化

国电黄金埠电厂由于煤的来源比较复杂,在多煤种混烧中煤质变化较大使得进入锅炉的煤的热值变化较大,这严重影响了机组的安全运行,为此该电厂对其燃烧系统进行了优化改造,增加了一套燃煤热值在线监测装置,通过通讯系统把煤质的分析信号连接到DCS系统中,给运行人员调整作为参考。另外还与北京国电智深控制技术有限公司联合对该电厂的燃煤控制方案进行了优化改造,建立了一套完善的煤质在线监测软测量系统,该系统实时的把燃煤的综合热量信号计算出来,实时改变控制系统中煤的发热量信号,改善了控制效果。最终使得电厂在煤种复杂的情况下,也能够稳定的运行,提高了电厂的安全性和经济效益。