循环流化床锅炉燃烧过程线性自抗扰控制

发布时间：2017-08-18 11:42

  本文关键词：循环流化床锅炉燃烧过程线性自抗扰控制

  更多相关文章： 循环流化床锅炉 积分结构 线性自抗扰控制 最小二乘支持向量机 扰动

【摘要】：作为现代电能供应链中必不可少的一环,近些年来锅炉供能的工作效率以及对周围环境的影响越来越引人瞩目。循环流化床锅炉相比于传统的锅炉在燃烧效率和原料节省方面有很大优势,但其复杂的工作过程、无法精确建模、大惯性和大时滞等问题也为被控系统的控制增加了难度。过多的控制参数,限制了自抗扰控制的工程实用性。利用频域分析,线性自抗扰控制较为理想地解决了这个问题,但两者在循环流化床锅炉燃烧系统中均存在对扰动估测精度不高、易产生超调等问题。针对以上问题,本文在传统线性自抗扰的基础上对控制器的结构进行了创新性地设计,具体内容如下:首先,由于循环流化床锅炉燃烧系统存在大量干扰信号,其中包括不可微信号,文中结合PID和线性自抗扰控制,提出积分抗扰法。通过在控制器适当位置增加积分环节,达到扩展扩张状态观测器的观测范围和提高系统稳态和动态性能的目的,通过数学分析和实验证明了此方法的有效性。其次,为了解决上述两种自抗扰控制器对不可微扰动信号估测精度不高的问题,提出基于线性状态观测器扰动数据建模的二次观测模型。在多种干扰存在的情况下,利用最小二乘支持向量机采集的离散数据建立扰动信号的二次估计模型,以此作为二级观测器。实验结果表明,通过嵌入最小二乘支持向量机最优回归模型,实验表明,线性状态观测器的观测精度和系统动态响应速度得到改善。最后,作为典型的热工对象,循环流化床锅炉燃烧系统存在较大延迟的问题,使得动态过程延长并且容易产生超调。综合线性自抗扰控制对系统模型的无依赖性和史密斯预估器的纯滞后补偿特性,实验表明在不影响系统稳定性的前提下加入史密斯预估器,使得系统由大滞后引起的超调被减小,缩短了系统的动态响应时间。
【关键词】：循环流化床锅炉 积分结构 线性自抗扰控制 最小二乘支持向量机 扰动
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK229
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义10-11
• 1.2 循环流化床锅炉燃烧系统控制研究现状11-13
• 1.3 研究内容13-14
• 第2章 循环流化床锅炉燃烧系统14-25
• 2.1 循环流化床锅炉14-15
• 2.2 循环流化床锅炉燃烧系统15-16
• 2.2.1 燃烧系统工作流程15-16
• 2.2.2 汽水系统的具体工作流程16
• 2.3 循环流化床锅炉控制内容16-19
• 2.3.1 汽包水位控制17
• 2.3.2 燃烧过程控制17
• 2.3.3 循环流化床锅炉控制变量的耦合分析17-19
• 2.4 循环流化床锅炉燃烧系统机理建模19-22
• 2.4.1 炉膛密相区动态质量机理模型20-21
• 2.4.2 炉膛上层区域动态质量模型21
• 2.4.3 动态能量机理模型21-22
• 2.5 燃烧过程被控量动态特性分析22-24
• 2.5.1 给煤量变化时的主蒸汽压力响应22
• 2.5.2 一次风量变化时主蒸汽压力响应22-23
• 2.5.3 给煤量阶跃变化时床温的响应23
• 2.5.4 一次风量阶跃变化时床温的响应23-24
• 2.6 本章小结24-25
• 第3章 LADRC性能分析25-35
• 3.1 线性自抗扰控制25-27
• 3.2 LESO估计能力分析27-31
• 3.2.1 被控对象模型已知的情况27-30
• 3.2.2 被控对象模型未知的情况30-31
• 3.3 LADRC稳定性分析31-34
• 3.4 本章小结34-35
• 第4章 循环流化床锅炉燃烧过程新型线性自抗扰控制35-58
• 4.1 引言35
• 4.2 积分型线性自抗扰控制35-40
• 4.2.1 积分型LADRC收敛性和误差分析36-37
• 4.2.2 抗干扰仿真37-38
• 4.2.3 I-LADRC稳定性分析38-40
• 4.3 基于I-LADRC的CFBB燃烧系统控制40-42
• 4.4 基于最小二乘支持向量机的LADRC优化设计42-47
• 4.4.1 最小二乘支持向量机42-44
• 4.4.2 基于LSSVM的LADRC设计44-47
• 4.5 基于OLADRC的CFBB燃烧系统控制47-52
• 4.5.1 阶跃实验47-48
• 4.5.2 适应性实验48-51
• 4.5.3 抗扰动实验51-52
• 4.6 基于史密斯预估器的改进及其应用52-57
• 4.6.1 Smith预估器52-55
• 4.6.2 基于Smith结构的循环流化床锅炉燃烧过程仿真55-57
• 4.7 本章小结57-58
• 结论58-59
• 参考文献59-64
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果64-65
• 致谢65

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