船用锅炉汽包水位内模滑模控制

发布时间：2021-06-17 17:38

　　为进一步提高传统锅炉汽包水位控制系统的响应速度、抗干扰能力和鲁棒性,提出一种基于全程非线性积分滑模面与扰动补偿的内模滑模控制策略。采用内模控制结构补偿时滞对系统的影响,运用滑模控制律提高系统的鲁棒性,设计基于内模控制结构的全程非线性积分滑模面的滑模控制律（Internal Model Control Structure with Global Non-Integral Sliding Mode Control Law,IM-GNISMC）,不仅可改善系统的暂态性能,而且能消除滑模趋近阶段,使系统具有全程鲁棒性。由于锅炉汽包水位是积分非自平衡系统,为改善系统的抗干扰能力,并消除阶跃扰动后的稳态误差,设计扰动抑制控制器。进行理论分析和仿真验证,并与三冲量串级比例-积分-微分（Proportional Integral Differential,PID）控制和内模控制相比较。仿真结果表明:设计的控制器具有响应速度快、超调量小和鲁棒性强等特点。 

【文章来源】：中国航海. 2020,43(03)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

当K减少20%时3种控制器的系统响应

目前的锅炉汽包水位主要采用三冲量串级PID控制,虽然其结构简单、参数易整定,但其只适用于定工况,而内模控制是基于被控对象模型的新型控制器,具有设计简单、跟踪性能好和鲁棒性强等优点。[6]在锅炉汽包水位内模控制中,将内环PID控制与锅炉水位系统的传递函数组合形成汽包水位的广义被控对象。锅炉汽包水位的内模控制结构见图1。图1中:C1为内环PID控制;KP为调节阀;αW为给水流量反馈装置;GW为锅炉水位系统传递函数;Gp为广义被控制对象;Gm为被控对象的过程数学模型;D为扰动通道的传递函数;C为内模控制器。由图1可得系统的输入输出关系为

汽包水位内模滑模控制器结构见图2。本文采用Smith预估结构补偿时滞对系统造成的影响,控制器采用滑模控制律增强系统在不同工况下的鲁棒性。控制方案包括2个控制器:Q为基于滑模控制律的主控制器;Gd为基于扰动补偿的扰动抑制控制器。em为模型误差,ym-为模型的预测输出。在锅炉汽包水位的控制系统中,若把内回路近似看作比例环节,则锅炉水位系统的广义传递函数为

【参考文献】：
期刊论文
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[4]具有内模结构的锅炉汽包水位PID控制[J]. 韩光信,刘艳玲.  吉林化工学院学报. 2014(07)
[5]永磁同步电动机调速系统积分切换增益滑模变结构控制[J]. 王仁明,谌洁,杜丁香.  电机与控制应用. 2012(S1)
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本文编号：3235629