基于控制历史的自适应PID控制方法及其在热工过程中的应用

发布时间：2017-05-02 09:01

  本文关键词：基于控制历史的自适应PID控制方法及其在热工过程中的应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：经典PID控制算法原理简单、通用性强，在热工过程控制领域获得广泛应用。热工控制对象普遍存在着大延迟、大惯性、非线性和不确定性的特征，导致传统的PID控制方法难以获得理想的控制效果。随着现代电力生产向着高参数、大容量的机组方向发展，对热工对象的控制系统也提出了更高的要求。为了进一步提高PID控制算法对热工对象的适应能力，本文构建了一种基于控制历史的自适应PID控制策略。本文的主要工作有： 1.针对热工控制对象的主要特点，对传统PID增量控制器进行了改进。在延迟系统逆动力学定性分析的基础上，通过引入控制历史信息，重新定义了新的矫正基准量来代替原有基准量，设计了一种基于控制历史的(Based on Control’sHistory，BCH)自适应PID控制器（简记为BCH-PID控制器）。 2.针对一阶惯性加纯延迟控制对象、二阶惯性加纯延迟控制对象、300MW锅炉主汽温度控制对象、600MW锅炉主汽温度控制对象，分别进行了BCH-PID控制仿真试验。结果表明，由于BCH-PID控制器综合考虑了迟延系统中控制历史对当前控制的影响，当对象动态特性发生变化时，，在不改变控制器参数的情况下，采用BCH-PID控制方案较传统PID控制方案有很好的控制性能和一定的自适应能力。 3.通过引入递推最小二乘法，在线辨识BCH-PID控制器各控制历史量对应的权重系数，对BCH-PID的结构进行优化，形成了一种改进的BCH-PID控制算法。将改进BCH-PID控制算法应用于锅炉主汽温度过程控制。仿真结果表明，改进后的BCH-PID自适应能力得到了明显提高。同时，还可以根据权重系数分布，估算出不同锅炉负荷下其主汽温度控制对象的延迟时间。
【关键词】：热工对象 控制历史信息 PID控制器 逆动力学 自适应控制
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TK32;TK223.7
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 主要符号表8-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 热工对象控制方法研究的意义9-11
• 1.1.1 火电厂热工控制对象的特点10
• 1.1.2 现代火电厂发展趋势及要求10-11
• 1.2 大延迟热工对象控制方法综述11-17
• 1.2.1 PID 控制12-13
• 1.2.2 Smith 预估控制及其发展13-14
• 1.2.3 延迟系统的智能控制14-17
• 1.3 本文主要工作17-19
• 2 基于控制历史的自适应 PID 控制算法19-39
• 2.1 问题描述19-20
• 2.2 BCH-PID 控制算法的设计20-22
• 2.2.1 BCH-PID 控制算法思想20-21
• 2.2.2 BCH-PID 控制算法实现21-22
• 2.3 一般延迟系统仿真试验及分析22-27
• 2.4 锅炉主汽温度系统仿真实验27-38
• 2.4.1 锅炉主汽温度系统的静态特性28
• 2.4.2 锅炉主汽温度系统的动态特性28-31
• 2.4.3 锅炉主汽温度控制仿真试验一31-34
• 2.4.4 锅炉主汽温度控制仿真试验二34-38
• 2.5 结论38-39
• 3 系统辨识与自适应控制39-47
• 3.1 系统辨识的基本原理39-40
• 3.2 系统辨识的基本内容40-42
• 3.3 自适应控制42-46
• 3.4 小结46-47
• 4 基于递推最小二乘法改进 BCH-PID 算法47-61
• 4.1 BCH-PID 算法缺陷47-48
• 4.2 最小二乘法48-53
• 4.2.1 最小二乘法的基本概念48
• 4.2.2 最小二乘问题的提法48-49
• 4.2.3 最小二乘问题的解49-51
• 4.2.4 递推最小二乘算法51-53
• 4.3 BCH-PID 算法动态参数的辨识53-60
• 4.4 小结60-61
• 5 结论与展望61-63
• 5.1 结论61
• 5.2 展望61-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-67
• 附录67
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文情况67

【参考文献】

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本文编号：340625