输出分布控制理论及其在温度场中的应用

发布时间：2019-10-12 22:25

【摘要】：提升锅炉的燃烧效率和稳定性对电厂效益和环境保护都有重要意义。炉膛的高效稳定燃烧需要先进的检测技术和控制策略作为保障。随着火焰检测、图像处理和计算技术的迅速发展,炉膛温度场的实时重建技术日益成熟。相比于传统控制策略,将温度场信息应用到炉膛的燃烧控制优化过程中,有望改善系统大延迟、大惯性的问题。对温度场的控制和调节可以视为广义的输出分布控制问题。经过近二十年的发展,输出分布控制理论已经日益成熟,应用领域逐渐扩大。本文对输出分布控制理论及其在温度场中的应用进行了研究。论文的主要内容有以下几点:1.介绍随机系统输出分布控制理论和温度场检测重建技术的研究现状,阐明采用温度场信息和输出分布控制策略指导燃烧过程的应用前景。2.梳理现有的燃烧监测和温度场重建技术,确定从燃烧特征横截面入手研究炉膛温度场的输出分布控制,之后构建了相应的温度场模型。3.将截面温度场信息转换为温度的一维概率密度函数(PDF),通过B样条函数建立PDF模型,然后设计了常规控制器和预测控制器,并进行仿真分析。该控制策略的实际应用将有助提升燃烧控制系统负荷跟踪的动态性能,同时可以降低煤质等随机变化的不利影响。4.单输入控制策略无法应对温度中心偏斜等燃烧异常的工况。为解决该问题,对输出分布控制理论进行拓展,将温度场的输出温度曲面视为广义联合概率密度函数(JPDF),采用二维B样条建立静态和动态的JPDF模型,并进行温度场的多输入控制研究。综上所述,本文对输出分布控制理论展开研究,进一步丰富了相关控制算法,并将其应用到截面温度场控制中。该研究成果的应用有望提升燃烧控制系统的性能。
【图文】：

图 1-1 随机系统输出分布的闭环控制输出分布控制理论一般通过特定的基函数的某种组合对变量PDF进行逼新的模型，然后设计对应的 PDF 形状控制器。该理论从被提出以来，速发展，针对单输入单输出（SISO）系统、多输入多输出（MIMO）系性系统的控制都有相关研究，逐渐形成了相应的常规控制、预测控制、、自适应控制、最小熵控制、故障诊断等理论。.2 输出分布控制的建模方法由于输出分布控制理论需要用到输出的整体 PDF 信息，所以其建模方于传统系统。首先需要构建输出 PDF 模型，就是运用基函数逼近法，以和其相应权值的某种组合（一般为线性组合）表示输出 PDF。然后将权中间变量进行控制，建立相应的 PDF 静态或动态模型。目前，，较多采用的型有 B-样条神经网络（NN）模型、输入输出 ARMAX 模型以及 RBF 神

华北电力大学硕士学位论文件，所有权值相互独立，方便了控制器的设计，但也带来了新问性无法保证了。理平方根 B 样条模型：权值向量之间的关系成有理函数，而且基输出 PDF 值的平方根，既保证了权值的非负性，也解决了权值的题。该模型的弊端是权值与输出 PDF 的测量值呈非线性关系，杂化。 B 样条函数之间的关系可以用图 1-2 简明地表示：
【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】：2017
【分类号】：TP273;TM621.2

【参考文献】

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本文编号：2548296