自抗扰控制在过热汽温中的应用及参数优化研究

发布时间：2020-07-31 20:24

【摘要】：随着大型超临界机组的性能要求的提升,过热汽温控制系统的控制精度也随之升高,并成为了当今研究学者主要的研究课题和方向。自抗扰控制器(Active Disturbance Rejection Control:ADRC)因其强的鲁棒性及抗扰性能,被作为新型的控制器进行研究,其能够克服传统PID控制的局限性,控制效果很好。因此,本文将自抗扰控制器应用于超临界机组的过热汽温控制系统,以满足过热汽温长期安全、稳定运行。由于自抗扰控制器参数多,且尚未找到具体有效的方法用于其参数的整定,本文通过对大量的人工智能算法的研究,决定采用易于寻求全局最优值的人群搜索算法对自抗扰控制器的主要参数进行优化整定。本文首先对深能保定西北郊发电有限公司的#1号机组进行过热汽温数据采集,利用粒子群的快速性对对象的模型进行辨识。然后将自抗扰控制器用于过热汽温控制系统,通过测试函数验证人群搜索算法在寻求全局最优解明显优于粒子群及遗传算法,并将其用于自抗扰控制器参数的寻优。最后通过经验公式及人群搜索算法整定的PI控制器与人群搜索算法整定的ADRC控制器的阶跃扰动性能指标对比、人群搜索算法整定的PI控制器与人群搜索算法整定的ADRC控制器的扰动实验和模型变换实验比较,验证了本文算法优化的自抗扰控制器能够很好的控制过热汽温控制系统,同时也证实了自抗扰控制在大型超临界机组具有一定的研究价值和应用前景。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM621;TP273
【图文】：

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2 串级过热汽温控制系统火电机组能够长期安全、稳定和经济运行，这主要取决于过热蒸汽的控]。简单的单回路控制系统虽然应用广泛且调节方便，但对于过热器温制过程，单纯的使用简单的控制，已经远远不能满足生产的需要，如果简单回路也几乎不能实现。因此，对于发电机组的过热汽温系统的控制5]中，应用动态矩阵对过热蒸汽温度进行控制。文献[26]中，通过自适过热蒸汽温度建立动态模型。Shibaura, Tokyo[27]等人基于内模控制提出新型控制算法-模型驱动 PID 控制。Toshiba Cho[28]等提出了具有两个自ID算法。文献[29]采用二维模糊控制对过热蒸汽温度进行动态特性研究式对对过热汽温几乎全部采用串级控制系统。文献[30]结合模糊智能控动态矩阵的优点对 300MW 机组的蒸汽温度做了一定的改善。下面采用实际现场的过热汽温系统的结构流程图进行串级过热系统的究。本文采用的过热汽温系统是二级喷水减温器、二级喷水减温器出口高温过热器末级出口蒸汽温度组成的串级回路系统。

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图 2-2 串级过热汽温原理图将图 2-2 转换为方框图的形式如图 2-3 所示。图 2-3 串级过热汽温方框图过热汽温的串级回路中，选取减温器作为导前区，即副回路的被控对象，其惯性很小，当喷水量发生自发性波动时，副回路能够快速的动作，使其快速的消除，这时，主回路能够被视作是开环，因此能够保证过热汽温基本不发生相应的变化，而单回路汽温控制系统会直接对过热汽温的稳定产生很大的影响。当扰动发生在主回路时，引起过热汽温发生变化，串级系统能够首先通过主调节器根据

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7图 2-3 串级过热汽温方框图过热汽温的串级回路中，选取减温器作为导前区，即副回路的被控对象，其惯性很小，当喷水量发生自发性波动时，副回路能够快速的动作，使其快速的消除，这时，主回路能够被视作是开环，因此能够保证过热汽温基本不发生相应的变化，而单回路汽温控制系统会直接对过热汽温的稳定产生很大的影响。当扰动发生在主回路时，引起过热汽温发生变化，串级系统能够首先通过主调节器根据其与设定值的偏差进行调节，再通过副调节器改变减温水流量，最终使过热汽温稳定在给定值附近。实际的超临界机组的过热汽温的串级控制的要求是，副回路要尽快消除减温水的自发扰动及副回路的其他扰动的影响，对系统起到粗调的作用，因此，在副回路中选用 P 或 PI 控制器即可。而主回路对过热汽温起细调作用，主要是让主

【参考文献】