大型循环流化床机组的数据驱动控制策略研究

发布时间：2017-11-02 18:23

  本文关键词：大型循环流化床机组的数据驱动控制策略研究

  更多相关文章： 循环流化床机组燃烧系统 二自由度数据驱动控制PID控制 解耦

【摘要】：循环流化床锅炉(Circulating Fluidized Bed Boiler, CFBB)作为一种高效清洁燃煤技术在未来发电领域具有广阔的发展前景,其商业化、大型化是今后的发展趋势,对其燃烧控制系统设计的深入研究具有重要意义。CFB锅炉的燃烧是一个复杂的热力过程,具有非线性、参数时变、大惯性、大延迟及多变量耦合等特点,其自动控制的实现是当前研究重点。数据驱动控制理论可以不依赖与对象精确模型,只需要通过系统的I/O数据即可完成控制器的设计,目前是控制理论领域的研究热点。论文采用二自由度数据驱动PID控制算法,旨在研究解决CFB机组燃烧系统的控制问题。本文在循环流化床锅炉结构和工艺流程已有的研究基础上,对CFB锅炉各部分的数学模型和控制量做了总结,控制对象的这些理论研究为二自由度数据驱动PID控制算法在CFB锅炉燃烧系统上的应用提供了理论基础。数据驱动PID控制算法是根据被控对象的I/O数据,利用数据驱动算法,自动生成并实时更新PID控制器参数。本文对其组成、原理、设计、参数整定等方面进行了详细研究,并将数据驱动PID控制和能同时达到目标跟踪与外扰抑制最佳的二自由度PID控制结合起来,实现了全部参数在线自动整定。通过非线性系统的仿真实验,验证了该算法的有效性。针对CFB锅炉燃烧系统的强耦合特点,本文利用逆解耦方法将系统等效分解为两个独立的回路,对两个独立对象分别采用二自由度数据驱动PID控制器进行设计。通过仿真研究,对两个回路分别作了设定值跟踪试验、抗扰能力试验、工况适应性试验和鲁棒性能试验,并且与传统PID控制作了对比。研究结果表明,该算法在此类热工过程中结构简单,易于工程实现,且具有较好的适应能力和控制品质。
【关键词】：循环流化床机组燃烧系统 二自由度数据驱动控制PID控制 解耦
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK229.66
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 课题研究背景9-11
• 1.1.1 循环流化床锅炉的发展概况9-10
• 1.1.2 循环流化床锅炉的控制特点10-11
• 1.2 循环流化床机组燃烧系统控制研究现状11-12
• 1.3 数据驱动控制12-13
• 1.4 课题研究内容13-14
• 第2章 循环流化床锅炉控制对象及特性14-22
• 2.1 循环流化床锅炉燃烧系统及其组成14-17
• 2.1.1 燃烧系统的基本组成14-15
• 2.1.2 燃烧系统的工作过程15-16
• 2.1.3 燃烧系统间的耦合程度16-17
• 2.2 主蒸汽压力被控对象动态特性17-20
• 2.2.1 主蒸汽压力控制特点17
• 2.2.2 主蒸汽压力动态特性17-20
• 2.3 炉床温度控制系统20-21
• 2.3.1 床层温度控制特点20
• 2.3.2 一次风对床温的影响20-21
• 2.3.3 给煤量对床温的影响21
• 2.4 本章小结21-22
• 第3章 二自由度数据驱动PID控制22-42
• 3.1 数据驱动PID控制理论概述22
• 3.2 数据驱动PID控制算法22-33
• 3.2.1 数据驱动PID控制系统的组成22-23
• 3.2.2 数据驱动PID控制原理23-25
• 3.2.3 数据驱动PID控制器设计方案25-29
• 3.2.4 仿真研究29-33
• 3.3 二自由度数据驱动PID控制33-41
• 3.3.1 二自由度PID控制概述33-34
• 3.3.2 简化型目标值滤波器结构34-36
• 3.3.3 二自由度数据驱动PID控制器设计36-37
• 3.3.4 仿真研究37-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第4章 循环流化床燃烧系统的二自由度数据驱动PID控制42-64
• 4.1 解耦概述42-52
• 4.1.1 耦合度分析42-47
• 4.1.2 多变量系统常见解耦方法47-52
• 4.2 循环流化床燃烧系统的二自由度数据驱动PID控制52-57
• 4.2.1 对象模型52-55
• 4.2.2 燃烧系统的控制设计55-57
• 4.3 仿真研究57-62
• 4.3.1 设定值跟踪试验57-59
• 4.3.2 扰动试验59-60
• 4.3.3 适应性试验60-61
• 4.3.4 鲁棒性试验61-62
• 4.4 本章小结62-64
• 第5章 总结与展望64-65
• 5.1 总结64
• 5.2 展望64-65
• 参考文献65-70
• 攻读硕士学位期间发表的论文70-71
• 致谢71

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