工业汽轮机数字电液控制系统多粒度层次模块化混合建模与联合仿真研究

发布时间：2017-09-08 06:09

  本文关键词：工业汽轮机数字电液控制系统多粒度层次模块化混合建模与联合仿真研究

  更多相关文章： 汽轮机数字电液控制系统 模块划分 混合建模 多学科联合仿真 模糊控制

【摘要】：目前对汽轮机数字电液控制系统(Digital Electro-Hydraulic Control System, DEH)进行仿真普遍采用面向微分方程的方法,通过建立描述系统对象的数学模型来替代实际系统进行仿真试验,这种方法直观性、扩充性和可维护性都比较差。针对该问题,本文提出了一种多粒度层次的模块划分方法与混合建模方法,采用面向过程式和面向物理对象的建模方法建立不同粒度模块的模型,通过联合仿真技术完成模型的集成,将模糊PID控制策略应用到DEH系统中,为提高控制性能提供了参考。论文的主要工作包括以下几个方面：1、汽轮机数字电液控制系统多粒度层次模块划分分析汽轮机DEH系统建模的结构和功能的基础上,本文提出了一种针对复杂系统的多粒度层次模块划分方法,通过分解模块对象和建立数学模型,确定各粒度层模块的输入输出和接口,以汽轮机DEH控制系统为研究对象,采用多粒度层次的模块划分方法对汽轮机DEH系统模块进行合理的划分。2、考虑模块耦合性的汽轮机DEH系统混合模型构建通过分析汽轮机DEH系统建模面向过程式和面向物理对象方法的优缺点,本文提出了一种将这两种方法混合的建模理论,考虑学科子系统模块的耦合性,分别用面向过程式和面向物理对象的方法构建了汽轮机DEH系统液压、蒸汽、电气控制学科子系统模块的数学模型和仿真模型,并且对关键模块进行了仿真试验,验证模块的相关性能。3、基于模糊控制的汽轮机DEH系统控制器优化设计针对汽轮机DEH系统的复杂性以及对控制品质的要求,采用模糊PID控制策略对汽轮机DEH系统的控制器进行改进优化,改进了原有的电气控制子系统仿真模型,通过对比改进前后系统的转速输出曲线和功率输出曲线,使系统的控制性能得到了优化。4、汽轮机数字电液控制系统联合仿真构建汽轮机DEH系统联合仿真架构,完成对蒸汽、液压、电气控制学科子系统仿真模型的集成,通过设置仿真接口和初始参数,实现了汽轮机DEH系统的联合仿真,对比联合仿真的结果和实际情况,使仿真模型的准确性和新建模方法的可行性得到验证。
【关键词】：汽轮机数字电液控制系统 模块划分 混合建模 多学科联合仿真 模糊控制
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK263
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 1 绪论11-21
• 1.1 引言11-12
• 1.2 研究现状分析12-18
• 1.2.1 工业汽轮机控制系统发展概况12-14
• 1.2.2 数字电液控制系统仿真模型研究现状14-15
• 1.2.3 多学科建模方法研究现状15-18
• 1.3 研究内容和组织框架18-20
• 1.4 本章小结20-21
• 2 汽轮机数字电液控制系统多粒度层次模块划分21-34
• 2.1 引言21-22
• 2.2 基于多粒度层次的汽轮机DEH系统模块划分准则与方法22-25
• 2.2.1 汽轮机DEH系统多粒度层次模块划分准则22-23
• 2.2.2 汽轮机DEH系统多粒度层次模块划分方法23-25
• 2.3 汽轮机DEH系统多粒度层次模块划分实例25-33
• 2.3.1 汽轮机DEH系统各粒度层模块对象分解25-29
• 2.3.2 汽轮机DEH系统各粒度层次模块数学模型构建29-32
• 2.3.3 汽轮机DEH系统多粒度层次模块划分实现32-33
• 2.4 本章小结33-34
• 3 考虑模块耦合性的汽轮机DEH系统混合模型构建34-53
• 3.1 引言34-35
• 3.2 汽轮机DEH系统液压—控制—蒸汽模块耦合性分析35-36
• 3.3 汽轮机DEH系统过程与对象混合的建模方法36-43
• 3.3.1 向过程式和面向物理对象建模分析36-39
• 3.3.2 汽轮机DEH系统模块化混合建模主要步骤39-41
• 3.3.3 汽轮机DEH系统模块化混合建模特点41-43
• 3.4 汽轮机DEH系统模块混合建模实例43-52
• 3.4.1 基于面向物理对象方法的液压子系统模块建模43-47
• 3.4.2 基于面向过程式方法的电气控制子系统模块建模47-49
• 3.4.3 汽轮机DEH多学科子系统模块混合模型的集成49-52
• 3.5 本章小结52-53
• 4 基于模糊控制的汽轮机DEH系统控制器优化设计53-67
• 4.1 引言53
• 4.2 汽轮机DEH系统控制器优化模型分析53-55
• 4.3 基于模糊PID的汽轮机DEH系统控制性能优化55-64
• 4.3.1 模糊PID控制器输入输出定义55-59
• 4.3.2 PID控制器模糊控制规则建立59-62
• 4.3.3 基于重心法的模糊化求解62-64
• 4.4 汽轮机DEH系统控制性能优化对比分析64-66
• 4.4.1 汽轮机DEH系统模糊PID控制器仿真模型64-65
• 4.4.2 汽轮机DEH系统模糊控制性能对比结果65-66
• 4.5 本章小结66-67
• 5 汽轮机数字电液控制系统联合仿真67-79
• 5.1 引言67
• 5.2 汽轮机数字电液控制系统联合仿真架构67-69
• 5.3 汽轮机数字电液控制系统联合仿真系统的实现69-74
• 5.3.1 联合仿真模型接口的设置69-70
• 5.3.2 联合仿真模型的集成70-72
• 5.3.3 仿真初始参数的设置72-74
• 5.4 汽轮机数字电液控制系统动态特性仿真研究74-78
• 5.4.1 汽轮机启动过程试验仿真74-75
• 5.4.2 汽轮机速关阀试验仿真75-76
• 5.4.3 汽轮机超速保护过程试验仿真76-77
• 5.4.4 汽轮机功率给定值试验仿真77
• 5.4.5 汽轮机负荷扰动试验仿真77-78
• 5.5 本章小结78-79
• 6 总结与展望79-81
• 6.1 全文总结79-80
• 6.2 工作展望80-81
• 参考文献81-85
• 作者简历85

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本文编号：812327