自抗扰控制技术及其在火电机组脱硝控制中的应用研究

发布时间：2017-09-10 16:02

  本文关键词：自抗扰控制技术及其在火电机组脱硝控制中的应用研究

  更多相关文章： 自抗扰控制 SCR脱硝 反双曲正弦函数 氮氧化物浓度 Smith预估器

【摘要】：火电机组SCR脱硝系统是一个典型的非线性、大时滞和时变系统,系统控制难度大,系统若控制不好对环境以及机组设备均有影响。近年来,随着国家污染治理力度的不断加大,火电机组SCR脱硝控制愈加重要,寻求一种性能良好的控制算法成为当前问题的关键。自抗扰控制技术自韩京清研究员提出以来,得到了广泛的应用与发展,由于其在系统扰动的估计与补偿方面的突出特点,在解决一大类扰动问题突出的系统中具有独特的控制效果,成为近年来的研究热点。本文从理论与应用相结合的角度出发,以火电机组SCR脱硝控制系统为应用背景,以提高SCR脱硝控制系统控制效果为目标,围绕自抗扰控制应用于SCR脱硝系统的一些问题,重点针对自抗扰控制器的非线性函数和参数整定等方面开展了理论研究及算法改进,进而将研究成果应用于SCR脱硝系统,为SCR脱硝系统提供一种有效的控制策略。本文在全面分析自抗扰控制技术基础上,开展了如下两方面研究工作:针对非光滑函数易使自抗扰控制器控制效果不理想问题,根据反双曲正弦函数是一个在平衡点附近近似为线性函数、远离平衡点时近似为饱和函数的光滑函数,将反双曲正弦函数应用于自抗扰控制算法中,设计了反双曲正弦函数形式的自抗扰控制器,经过仿真分析,验证了反双曲正弦函数形式的自抗扰控制器具有良好的控制效果。针对非线性、大时滞和时变等特性造成火电机组SCR脱硝系统难以控制问题,根据自抗扰控制器具有扰动估计与补偿能力和Smith预估器能够补偿系统时滞环节的特性,将自抗扰控制器与Smith预估器结合起来应用于SCR脱硝系统,设计了基于Smith预估的自抗扰控制器,经过仿真分析,验证了设计的控制器能够较好的控制SCR脱硝系统,所设计的控制器具有较强的抗干扰能力和适应性。
【关键词】：自抗扰控制 SCR脱硝 反双曲正弦函数 氮氧化物浓度 Smith预估器
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X773;TP273
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题研究的背景及意义10-12
• 1.2 SCR脱硝技术的发展现状12-13
• 1.3 自抗扰控制技术的发展现状13-14
• 1.4 本文主要内容14-16
• 第2章 自抗扰控制技术16-27
• 2.1 引言16-17
• 2.2 自抗扰控制器组成17-22
• 2.2.1 跟踪微分器17-19
• 2.2.2 扩张状态观测器19-20
• 2.2.3 非线性状态误差反馈控制律20-21
• 2.2.4 扰动补偿21
• 2.2.5 自抗扰控制器21-22
• 2.3 自抗扰控制器的参数整定22-25
• 2.3.1 跟踪微分器的参数整定23-24
• 2.3.2 扩张状态观测器的参数整定24-25
• 2.3.3 非线性状态误差反馈控制律的参数整定25
• 2.3.4 参数b_0的整定25
• 2.4 本章小结25-27
• 第3章 反双曲正弦函数形式的自抗扰控制器设计27-49
• 3.1 引言27
• 3.2 反双曲正弦函数27-28
• 3.3 反双曲正弦函数形式的跟踪微分器设计28-40
• 3.3.1 跟踪微分器设计与稳定性证明29-31
• 3.3.2 跟踪微分器的参数整定31-35
• 3.3.3 仿真结果及分析35-40
• 3.4 反双曲正弦函数形式的扩张状态观测器设计40-47
• 3.4.1 扩张状态观测器设计41-42
• 3.4.2 扩张状态观测器参数整定42-45
• 3.4.3 仿真结果及分析45-47
• 3.5 反双曲正弦函数形式的误差反馈控制律设计47-48
• 3.6 本章小结48-49
• 第4章 自抗扰控制技术在脱硝系统中的应用研究49-62
• 4.1 引言49
• 4.2 SCR脱硝控制系统49-51
• 4.3 基于Smith预估器的自抗扰控制器设计51-53
• 4.3.1 Smith预估器51-52
• 4.3.2 基于Smith预估器的自抗扰控制器设计52-53
• 4.4 系统仿真分析53-58
• 4.4.1 仿真模型与控制器参数设计53-55
• 4.4.2 系统仿真55-57
• 4.4.3 仿真总结57-58
• 4.5 基于运行数据的控制器性能验证58-61
• 4.6 本章小结61-62
• 第5章 总结与展望62-64
• 5.1 总结62
• 5.2 展望62-64
• 参考文献64-68
• 攻读硕士学位期间发表的论文68-69
• 致谢69

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