船用冷凝器凝水温度控制建模和PID控制系统设计
发布时间：2022-01-24 10:50
船用冷凝器是蒸汽动力装置的重要组成部分,凝水过冷度与水中含氧量密切相关。为了对凝水温度实施有效的控制,结合理论分析和试验数据,建立了一种简化的凝水温度控制模型,并设计了凝水温度PID控制系统。采用试验数据对模型的有效性和控制系统的控制效果进行了验证。结果表明,模型运算结果与试验数据具有较好的符合性,控制系统可以有效地将凝水温度控制在规定的范围内。该模型建立方法和控制系统设计方法可为其他控制系统分析和设计提供借鉴。
【文章来源】：舰船电子工程. 2020,40(08)
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
模型对试验数据的拟合效果0200400600800100012001400160018002000时间（s）
奔洌?s）81.58180.58079.57878.5水位（cm）凝水温度测量值凝水温度估计值图3模型对试验数据的拟合效果采用另外2000组未参与参数估计的运行数据对模型的有效性进行校验，对比模型估计值和测量值，以确认模型描述真实系统的有效性，模型校验结果如4图所示。从校验结果可知，该数学模型的结果与试验数据具有较好的符合性。0200400600800100012001400160018002000时间（s）81.58180.58079.57878.5水位（cm）凝水温度估计值凝水温度测量值图4模型对试验数据的估计效果凝水温度主要通过调整鼓泡除氧阀开度来控制，定义鼓泡除氧阀开度为u∈［0，1］，认为鼓泡除氧阀开度与鼓泡除氧乏汽输入能量成正比，则冷凝器凝水温度控制模型可描述为Tc?n=0.9889′Tc?n-1+un0.55164凝水温度PID控制系统设计与验证冷凝器凝水温度控制的主要目的是控制凝水中的含氧量，而含氧量与过冷度呈近似线性的关系，因此凝水温度控制的目标是将过冷度控制在某一范围内。将凝水过冷度范围设置为0~3℃，则凝水温度的控制范围为T*c，n∈［T（Pn）-3，T（Pn）］其中T（Pn）为当前冷凝器压力Pn对应的饱和温度。冷凝器凝水温度控制框图如图5所示，根据冷凝器真空压力测量，计算温度控制定值，与当前凝水温度比较后获得温度偏差输入控制器，控制器运算后输出鼓泡除氧阀开度控制值，控制进入冷凝器的除氧乏汽量，调节凝水温度。图5凝水温度控制框图温度控制器采用增量式PID控制器，鼓泡除氧阀开度增量的计算公式如下：un=Kp(e)n-en-1
3?yn-1?其中yn=Tc?nθ2′1=éêùúMwτQc?n+Mw?τCp(τQc?n+Mw)Ein?nT则离散化模型的线性表达式为Y(n-1)′1=X(n-1)′2θ2′1其中X，Y为可观测数据，θ为待估计的参数。采用最小二乘算法对模型参数估计如下：θ2′1=(X)TX-1XTY3模型的参数估计和校验采用实际的凝水温度运行数据对冷凝器凝水温度离散模型进行参数估计和校验。取2000组试验数据确定模型参数，如图2所示。0200400600800100012001400160018002000时间（s）81.58180.58079.57878.5水位（cm）图2凝水温度试验数据99
【参考文献】：
期刊论文
[1]船用冷凝器真空专家控制系统研究[J]. 龚娴,孙建华,邹海. 舰船科学技术. 2016(09)
[2]船用冷凝器的真空与凝水过冷度控制系统研究[J]. 张永生,马运义. 舰船科学技术. 2011(03)
[3]船舶蒸汽动力装置冷凝器动态模型研究[J]. 朱东保,马俊,焦晓亮,乔增熙,赵辉. 节能技术. 2010(06)
[4]核动力装置冷凝器实时仿真[J]. 薛若军,田兆斐,赵强. 核动力工程. 2008(05)
[5]凝汽器真空—凝水过冷度机理分析及其控制系统研究[J]. 万华庆,姚涌涛,潘艳,孙建华. 舰船科学技术. 2008(01)
[6]某型舰用冷凝器动态数学模型的建立和应用[J]. 倪何,程刚,孙丰瑞. 计算机仿真. 2007(07)
[7]300MW机组凝汽器动态数学模型的建立与仿真[J]. 丁燕,顾昌,方琼. 汽轮机技术. 2004(05)
[8]电站凝汽器动态数学模型的研究与应用[J]. 崔凝,王兵树,马士英,孙志英,赵文升. 系统仿真学报. 2002(02)
[9]一种新型船舶核动力装置冷凝器模型与动态仿真方法[J]. 史觊,孙建华,付明玉,边信黔. 哈尔滨工程大学学报. 2001(04)
硕士论文
[1]船用凝汽系统动态建模及控制方法研究[D]. 尹炜.哈尔滨工程大学 2008
本文编号：3606441
【文章来源】：舰船电子工程. 2020,40(08)
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
模型对试验数据的拟合效果0200400600800100012001400160018002000时间（s）
奔洌?s）81.58180.58079.57878.5水位（cm）凝水温度测量值凝水温度估计值图3模型对试验数据的拟合效果采用另外2000组未参与参数估计的运行数据对模型的有效性进行校验，对比模型估计值和测量值，以确认模型描述真实系统的有效性，模型校验结果如4图所示。从校验结果可知，该数学模型的结果与试验数据具有较好的符合性。0200400600800100012001400160018002000时间（s）81.58180.58079.57878.5水位（cm）凝水温度估计值凝水温度测量值图4模型对试验数据的估计效果凝水温度主要通过调整鼓泡除氧阀开度来控制，定义鼓泡除氧阀开度为u∈［0，1］，认为鼓泡除氧阀开度与鼓泡除氧乏汽输入能量成正比，则冷凝器凝水温度控制模型可描述为Tc?n=0.9889′Tc?n-1+un0.55164凝水温度PID控制系统设计与验证冷凝器凝水温度控制的主要目的是控制凝水中的含氧量，而含氧量与过冷度呈近似线性的关系，因此凝水温度控制的目标是将过冷度控制在某一范围内。将凝水过冷度范围设置为0~3℃，则凝水温度的控制范围为T*c，n∈［T（Pn）-3，T（Pn）］其中T（Pn）为当前冷凝器压力Pn对应的饱和温度。冷凝器凝水温度控制框图如图5所示，根据冷凝器真空压力测量，计算温度控制定值，与当前凝水温度比较后获得温度偏差输入控制器，控制器运算后输出鼓泡除氧阀开度控制值，控制进入冷凝器的除氧乏汽量，调节凝水温度。图5凝水温度控制框图温度控制器采用增量式PID控制器，鼓泡除氧阀开度增量的计算公式如下：un=Kp(e)n-en-1
3?yn-1?其中yn=Tc?nθ2′1=éêùúMwτQc?n+Mw?τCp(τQc?n+Mw)Ein?nT则离散化模型的线性表达式为Y(n-1)′1=X(n-1)′2θ2′1其中X，Y为可观测数据，θ为待估计的参数。采用最小二乘算法对模型参数估计如下：θ2′1=(X)TX-1XTY3模型的参数估计和校验采用实际的凝水温度运行数据对冷凝器凝水温度离散模型进行参数估计和校验。取2000组试验数据确定模型参数，如图2所示。0200400600800100012001400160018002000时间（s）81.58180.58079.57878.5水位（cm）图2凝水温度试验数据99
【参考文献】：
期刊论文
[1]船用冷凝器真空专家控制系统研究[J]. 龚娴,孙建华,邹海. 舰船科学技术. 2016(09)
[2]船用冷凝器的真空与凝水过冷度控制系统研究[J]. 张永生,马运义. 舰船科学技术. 2011(03)
[3]船舶蒸汽动力装置冷凝器动态模型研究[J]. 朱东保,马俊,焦晓亮,乔增熙,赵辉. 节能技术. 2010(06)
[4]核动力装置冷凝器实时仿真[J]. 薛若军,田兆斐,赵强. 核动力工程. 2008(05)
[5]凝汽器真空—凝水过冷度机理分析及其控制系统研究[J]. 万华庆,姚涌涛,潘艳,孙建华. 舰船科学技术. 2008(01)
[6]某型舰用冷凝器动态数学模型的建立和应用[J]. 倪何,程刚,孙丰瑞. 计算机仿真. 2007(07)
[7]300MW机组凝汽器动态数学模型的建立与仿真[J]. 丁燕,顾昌,方琼. 汽轮机技术. 2004(05)
[8]电站凝汽器动态数学模型的研究与应用[J]. 崔凝,王兵树,马士英,孙志英,赵文升. 系统仿真学报. 2002(02)
[9]一种新型船舶核动力装置冷凝器模型与动态仿真方法[J]. 史觊,孙建华,付明玉,边信黔. 哈尔滨工程大学学报. 2001(04)
硕士论文
[1]船用凝汽系统动态建模及控制方法研究[D]. 尹炜.哈尔滨工程大学 2008
本文编号：3606441
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/chuanbolw/3606441.html
