随机扰动下微型燃气轮机系统的控制策略研究

发布时间：2017-08-03 02:26

  本文关键词：随机扰动下微型燃气轮机系统的控制策略研究

  更多相关文章： 微型燃气轮机 随机扰动 最优控制 卡尔曼滤波 容错控制

【摘要】：微型燃气轮机作为分布式发电的动力部分的主要形式,具有无污染、功率密度高、安全可靠等优点,在商业运用、工业领域中得到广泛的应用。随着清洁能源技术和分布式发电技术的不断发展,微燃机的性能得到不断的提高。但是微型燃气轮机系统运行过程中存在随机扰动问题,主要是系统模型的参数变化,系统运行过程中的随机干扰,状态观测器以及传感器中的噪声干扰等,这将严重威胁系统安全运行。因此,如何消除微型燃气轮机系统中的随机参数扰动问题,保证系统的安全、经济运行具有重要的理论价值和实际意义。文中主要讨论了随机参数扰动对微型燃气轮机系统运行的影响,深入研究了一种基于微燃机线性模型的最优控制策略,以及一种针对系统运行过程中的随机参数扰动问题的卡尔曼滤波方法,并在随机最优控制的基础上研究了一种具有容错功能的容错控制方法。本文简单介绍了微型燃气轮机的数学模型,选取了30k W回热循环微型燃气轮机的设计参数,得到了微型燃气轮机线性化数学模型,详细阐述了最优控制的基本理论和方法,经公式推导得到最优控制器设计的基本条件,通过求解Riccati方程得到了系统的最优控制率,并构建了基于最优控制器的闭环反馈控制系统,通过Matlab仿真验证了最优控制率的可靠性和有效性。针对控制系统中的随机参数扰动问题,在随机最优控制理论的基础上,讨论了设计卡尔曼滤波器的基本方法,建立了基于卡尔曼滤波器的系统差分方程,给出了离散差分方程下的卡尔曼滤波算法,并构建了卡尔曼滤波器的结构,Matlab仿真结果表明所设计的卡尔曼滤波算法,对微型燃气轮机系统中的随机参数扰动具有有效的抑制作用。最后针对所研究的控制系统提出了完整性要求,研究了一种基于微型燃气轮机系统的容错控制方案,即在系统传感器失效的情况下,系统仍能够保持稳定运行,并根据容错控制的基本原理设计了基于微型燃气轮机系统的容错方案,通过具体算例验证了这种方法的有效性。
【关键词】：微型燃气轮机 随机扰动 最优控制 卡尔曼滤波 容错控制
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK471
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-14
• 1 绪论14-20
• 1.1 研究背景和意义14-18
• 1.2 本文所做的主要工作18-20
• 2 微型燃气轮机系统建模20-32
• 2.1 微型燃气轮机系统的基本结构及工作原理20-23
• 2.2 微型燃气轮机系统动态建模23-31
• 2.3 本章小结31-32
• 3 随机参数扰动下燃气轮机系统的最优控制策略研究32-48
• 3.1 连续系统最优控制的基本理论及研究方法32-36
• 3.2 随机最优控制的基本理论研究36-38
• 3.3 基于微型燃气轮机卡尔曼滤波器的研究38-40
• 3.4 基于微型燃气轮机系统的随机最优控制器仿真验证和分析40-47
• 3.5 本章小结47-48
• 4 随机扰动下微型燃气轮机系统容错控制研究48-56
• 4.1 容错控制的基本方法和原理48-52
• 4.2 基于微燃机系统容错控制器设计52-54
• 4.3 微燃机容错控制系统理论验证54-55
• 4.4 本章小结55-56
• 5 总结与展望56-58
• 5.1 总结56-57
• 5.2 展望57-58
• 参考文献58-63
• 作者简历63-65
• 学位论文数据集65

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘道平;美国的先进微型燃气轮机规划[J];能源研究与信息;2002年01期

2 赵士杭;新概念的微型燃气轮机的发展[J];燃气轮机技术;2001年02期

3 ;国家863计划重大专项“微型燃气轮机”可行性论证在北京举行[J];上海理工大学学报;2002年02期

4 杨策,刘宏伟,李晓,买靖东;微型燃气轮机技术[J];热能动力工程;2003年01期

5 翁一武,苏明,翁史烈;先进微型燃气轮机的特点与应用前景[J];热能动力工程;2003年02期

6 靳智平;灰关联分析法在微型燃气轮机性能评价中的应用[J];燃气轮机技术;2005年02期

7 李政,王德慧,薛亚丽,李东海;微型燃气轮机的建模研究(上)——动态特性分析[J];动力工程;2005年01期

8 靳智平;微型燃气轮机在我国电力系统的应用前景[J];发电设备;2005年02期

9 戴韧;微型燃气轮机及其“混合动力”的技术进展[J];热力透平;2005年01期

10 左远志;杨晓西;丁静;;微型燃气轮机的生产厂商与性能影响因素[J];煤气与热力;2007年03期

中国重要会议论文全文数据库 前9条

1 丰镇平;;先进微型燃气轮机技术进展及其在我国的研发应用前景[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年

2 郝小礼;张国强;邹声华;刘何清;;微型燃气轮机的模型与仿真(1):模型[A];全国暖通空调制冷2006年学术年会文集[C];2006年

3 郝小礼;张国强;邹声华;刘何清;;微型燃气轮机的模型与仿真(2):仿真[A];全国暖通空调制冷2006年学术年会文集[C];2006年

4 康婷;李雪松;顾春伟;;微型燃气轮机透平内部流动分析[A];中国动力工程学会透平专业委员会2008年学术研讨会论文集[C];2008年

5 肖利;曾成碧;;先进微型燃气轮机的综合性能评价[A];2008中国电力系统保护与控制学术研讨会论文集[C];2008年

6 吴剑;;浅谈小型冷热电联产中微型燃气轮机的发展趋势[A];第十五届中国科协年会第13分会场：航空发动机设计、制造与应用技术研讨会论文集[C];2013年

7 周大汉;高顶云;张倩;;热电联产与微型燃气轮机[A];中国土木工程学会城市燃气分会液化天然气专业委员会2007年年会论文集[C];2007年

8 原林;袁春;赵钢;申新楼;薄冲;;基于微型燃气轮机的混合动力电动汽车技术分析[A];“技术创新与核心能力建设”重庆汽车工程学会2006年会论文集[C];2006年

9 孙志高;郭开华;;微型燃气轮机驱动的分布式能源系统及其性能分析[A];制冷空调新技术进展——第四届全国制冷空调新技术研讨会论文集[C];2006年

中国重要报纸全文数据库 前4条

1 陈小静　张琳琳;东安100千瓦级微型燃气轮机研制获重大突破[N];中国航空报;2011年

2 本报记者 张子瑞;100千瓦微型燃气轮机点火成功[N];中国能源报;2011年

3 通讯员 陈小静　张琳琳 本报记者 由庆祝;我国微型燃气轮机研制取得重大突破[N];中国工业报;2011年

4 通讯员 陈小静;国内首台100千瓦微型燃机满负荷发电运行[N];中国航空报;2012年

中国博士学位论文全文数据库 前4条

1 沈煜欣;微型燃气轮机的气动设计方法与内部流动研究[D];中国科学院研究生院（工程热物理研究所）;2009年

2 和彬彬;以微型燃气轮机为核心的先进能量系统研究[D];华北电力大学（北京）;2010年

3 汪凤山;低NOx排放微型燃气轮机燃烧室的数值模拟及实验研究[D];中国科学院研究生院（工程热物理研究所）;2009年

4 陈跃华;基于智能方法的熔融碳酸盐燃料电池/微型燃气轮机联合发电系统的建模与控制研究[D];上海交通大学;2007年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 刘聪;不同进气环境下微型燃气轮机燃烧及污染物排放特性研究[D];中国矿业大学;2015年

2 杨清浩;随机扰动下微型燃气轮机系统的控制策略研究[D];中国矿业大学;2016年

3 张鹏刚;微型燃气轮机向心透平气动性能的数值研究[D];大连理工大学;2005年

4 桑振远;100kW微型燃气轮机总体方案分析[D];哈尔滨工程大学;2006年

5 张巍;生物质气微型燃气轮机的特性研究[D];上海交通大学;2009年

6 张泰岩;基于微型燃气轮机的冷热电联产系统仿真[D];华北电力大学（河北）;2007年

7 万思博;100kW微型燃气轮机控制器的研制[D];哈尔滨理工大学;2012年

8 刘哲昊;微型燃气轮机改进回热方案总体性能仿真研究[D];哈尔滨工程大学;2012年

9 吴旺松;生物质气微型燃气轮机分布式供能系统性能分析[D];上海交通大学;2013年

10 黄刘松;固体氧化物燃料电池—微型燃气轮机混合装置建模与仿真[D];上海交通大学;2007年

，

本文编号：612300