过热汽温多模型内模控制及其工程应用

过热汽温被控对象具有大惯性、大迟延特性且对象参数随负荷变化较大,为此,该文提出了过热汽温的多模型内模控制策略并成功应用于长兴电厂#2机组1 024 t/h超高压锅炉。根据机组负荷的运行范围,在5个典型的工况点建立了被控对象的模型,基于对象模型设计了5个内模控制器并采用输出加权的方式来形成控制器的最终输出信号,以实现过热汽温的宽负荷控制。从控制系统的投运效果看,无论对于稳态过程或负荷变化过程,过热汽温都能维持在要求的控制范围内,能够有效保证机组的安全经济运行。     

超临界压力锅炉给水及过热汽温的自适应逆控制

研究了一种超临界压力锅炉给水及过热汽温的自适应逆控制方法.通过锅炉系统动态特性分析,构造了锅炉给水及过热汽温控制对象逆动力学模型输入向量结构,采用递推最小二乘支持向量机实现逆动力学模型的在线辨识,建立自适应逆控制系统,同时考虑直流锅炉出口汽温以及微过热汽温等对给水量和各级喷水量的共同需要,实现直流锅炉给水及过热汽温的综合控制.仿真试验表明,该控制系统具有良好的控制品质和自适应能力,并能有效地消除汽温分段控制方法中存在的控制量反复振荡现象.     

单元机组协调系统的多模型自适应解耦控制

针对火电单元机组被控对象多变量、强耦合及模型参数随负荷显著变化的特点,提出一种基于多模型自适应解耦控制的协调控制策略.采用多个固定模型和2个自适应模型并行辨识机组对象的动态特性,在每个采样时刻基于切换性能指标选出最优的局部模型作为当前模型,并据此设计解耦控制器,从而实现全工况运行的自适应控制.同时对多模型控制系统的全局稳定性进行了证明.通过对300MW亚临界直流燃煤机组协调控制系统的仿真表明:该控制策略对负荷变化适应快,且可获得良好的动、静态解耦控制效果.     

过热汽温多模型预测控制的现场应用

为了改善传统比例-积分-微分控制器(PID)控制不能适应工况变化的情形,该文将多模型预测控制(MMPC)应用于某300MW火电机组的过热汽温控制。为了避免模型切换造成的控制信号振荡,采用线性加权的方式获得平滑的控制输出。通过现场实验和模型辨识获得一组二级减温喷水模型,仿真验证了线性加权方式的可行性。通过C++编程实现该控制系统并投入实用。经过长期的现场运行,结果表明,该方法能够有效提高机组的平均主汽温,降低汽温平均偏差并减小了喷水阀门动作,适应大范围的工况变化。     

基于多模型切换阶梯式广义预测控制的电站锅炉主汽温控制

为改善大型电站锅炉主汽温控制中自动化程度低、控制品质较差的问题,针对过热回路的大惯性、大滞后以及对象模型随负荷变化较大等特点,提出了一种基于模型切换的阶梯式广义预测控制方法,并将风量、上层磨煤量、蒸汽流量等影响因素综合应用于主汽温串级控制.该方法已在山东石横电厂1 025 t/h大型锅炉中进行了应用,结果表明,在机组正常工作负荷范围内均具有很好的控制品质,成功解决了该厂自建厂以来一直无法解决的主汽温自动控制问题.同时此控制器的设计具有较好的通用性和可移植性,适用于大滞后严重非线性时变系统的控制,易于推广应用.     

广义预测控制在锅炉汽温调节中的应用

本文研究采用广义预测控制GPC(Generalized Predictire Control)方法对火电厂锅炉过热汽温进行自动控制。通过仿真试验并同常规的PID型汽温调节系统比较表明,这种新型的控制规律将使汽温调节质量得到较大改善。文中还对GPC算法的鲁棒性进行了仿真研究,尽管被控对象的动态特性在较大范围内变化,但GPC算法使系统仍有良好的动态品质。因此,广义预测控制在锅炉过热汽温调节系统中的应用是很有前途的。     

火力发电锅炉主汽温控制系统的动态矩阵控制策略

针对火力发电锅炉主汽温控制系统的大惯性、纯滞后和非线性等特点,提出一种基于动态矩阵控制的主汽温预测控制策略。根据过热蒸汽传输通道特性,将减温水流量扰动作为前馈补偿;综合考虑机组负荷、燃料波动等扰动因素设计动态矩阵控制器;采用有限时段的滚动优化策略,并引入基于误差的反馈校正算法,从而能全面考虑模型失配、时变、干扰等引起的不确定性,及时弥补这些因素造成的影响,提高系统的鲁棒性。仿真结果表明:与常规PID和Smith预估控制策略相比,在施加扰动情况下所设计的控制策略调节时间最多可减少314.28 s,超调量最多可降低12.6%;在模型失配情况下调节时间最多可减少516.66 s,超调量最多可降低15.46%。工程应用结果表明:主汽温控制偏差低于±5℃,动态和稳态性能得到了很大改善,能有效满足发电锅炉主汽温控制系统的实际要求。     

基于全局动态模型的锅炉主汽温GPC优化控制

锅炉主蒸汽温对象的复杂非线性动态特性使得常规设计的固定参数比例-积分-微分(PID)串级控制很难适应工况变化和保证各种环境下的控制品质.为此,采用基于SOM的RBF-ARX模型框架,通过运行数据离线辨识的方法获取主汽温对象全局动态模型参数,在该模型基础上设计具有滚动优化和反馈校正功能的广义预测控制(GPC)器.220 t/h高压煤粉锅炉模型上的仿真结果和130 t/h煤粉炉上的工程应用均显示该方法得到的全局动态模型具有较高的预测精度,设计的GPC控制器具有较强的工况变化适应能力,能够适应多煤种变化和负荷变化.     

基于MATLAB的预测控制系统设计

动态矩阵控制是预测控制中的一种,以该控制理论为基础,针对过热汽温控制系统,设计了一种基于MATLAB的SIMULINK平台的预测控制功能模块,与传统的PID调节方式相比较,结果表明:对于带有纯滞后,大惯性的对象,预测控制的跟踪性更好,调节品质更佳。     

汽温控制系统策略研究综述

汽温控制系统关系着机组运行的安全性和经济性.介绍了常规的串级汽温控制系统和串级控制系统的改进方案.分析了最新的控制策略状态反馈控制、自适应预测控制等现代控制理论在汽温控制系统中的应用.     

基于自校正模型的非线性系统多模型预测控制

针对化工过程某些非线性系统的不对称动态特性，提出了一种基于自校正模型的多模型预测控制算法。在平衡点附近建立线性模型，利用当前工作点，通过二阶泰勒展开校正模型参数，补偿非线性不对称动态特性，形成了非线性系统的自校正多模型描述。以基于模型输出偏差的切换指标函数作为模型切换准则，结合状态反馈预测控制，构成了多模型预测控制器。pH值控制的仿真结果验证了该算法的有效性。     

基于动态优化的多模型广义预测控制器设计

针对工业控制过程中广泛存在系统参数突变的问题,将多模型切换的广义预测控制器引至动态优化策略下的分层式控制系统中,设计了基于动态优化的多模型广义预测控制器.该模型预测控制结构以获取最大经济效益为目标,上层结构对经济目标函数进行动态优化,得到使经济利益最大的关键变量设定值;下层结构中MPC层采用多模型广义预测控制器代替传统单模型广义预测控制器追踪上层得到的设定值,即采用多个固定模型和自适应模型并行辨识系统的动态特性,提高系统暂态性能和模型参数跳变时系统的调节能力;底层为PID控制器用于抑制过程中的扰动.通过仿真验证了该方法的可行性和有效性.     

非线性切换奇异系统的自适应状态反馈控制

研究了一类满足Lipschitz条件的非线性奇异切换系统的自适应状态反馈控制的设计问题.首先，研究单输入非线性奇异切换系统的基本自适应控制的设计，控制器旨在稳定系统;然后，以单输入非线性奇异切换系统所呈现的具有自适应增益和基于Lyapunov稳定性定理调整增益的机制为基础，将其扩展为多输入奇异切换系统的跟踪问题，设计了自适应控制方法;最后，采用Matlab方法做了数值仿真来说明所提出的控制方法的有效性.所提出的控制器具有非常简单的结构，并且在实践中很容易应用.     

基于Bang-Bang控制的智能开关预测控制算法

为解决Bang-Bang控制原理具体应用中存在的如何纳入状态变量的附加约束条件、开关曲线的求取和最优轨线的确立等复杂问题，提出了一种智能开关预测控制方法．该方法根据离散卷积定理提炼出一组新的控制信号集，然后设计新的切换方程和减速规律，并在开关控制框架下，实施有闽值信号制约的最小拍增量控制．本文所提出的方法全面改善了预测控制的策略和算法，使控制系统动态性能良好，过渡过程时间小于理想开关控制过渡过程，且单调衰减，原理上稳态无静差，系统反应时间短，定位精度高，对输出扰动具有一定的鲁棒性，而且适用范围更加广泛．仿真结果表明了该控制算法的有效性．     

基于多模型SGPC的高速列车速度及位置跟踪控制

研究了列车自动驾驶系统(ATO)的多模型阶梯式广义预测控制(SGPC)方法。首先针对高速列车运行过程的非线性特性,采用多模型策略,建立一个线性自适应模型和一个神经网络非线性模型并行辨识系统的动态特性。然后在每个采样时刻根据性能指标切换到最优的局部模型作为系统的当前模型。设计SGPC控制器,从而实现高精度的列车速度和位置跟踪控制。最后模拟列车运行中参数突变的影响,将该方法与传统的单模型线性广义预测控制方法进行对比研究。仿真结果表明:其控制效果明显优于单模型的线性广义预测控制器。     

混联机械臂系统自适应选择迭代学习角同步控制

建立了四自由度混联机械臂系统动力学模型,并根据系统重复运动和具有不确定因素的特点,设计了自适应选择迭代学习同步控制算法(ASILSC),实现了系统的角同步运动,并证明控制算法的收敛性。仿真结果表明,相比于带遗忘因子的迭代学习同步控制,自适应选择迭代学习角同步控制有更好的收敛性和鲁棒性。     

带随机分布时延的网络控制系统预估补偿控制

网络时延的时变特性导致只有某些时刻的对象输出被控制器端接收,回路时延的形式较复杂.采用开关式的状态观测器,基于接收到的输出估计系统状态,建立状态估计误差系统.为讨论切换系统均方稳定的条件,推导了多随机变量序列的Markov特性,进而在Markov跳跃系统的基础上得到了闭环系统均方稳定的充分条件.该条件由状态估计误差系统与时延状态反馈控制系统的均方稳定条件组成,所以控制器和观测器满足分离特性.此外,通过增广状态向量利用系统的Markov切换特性得到了系统均方稳定的充分必要条件.最后用数值实例验证了预估补偿控制策略的有效性.     

一类不确定切换模糊系统的自适应鲁棒跟踪控制

提出了一类新的不确定切换模糊系统,即切换系统中的每个子系统都是不确定模糊系统.与传统的模糊切换系统不同,这类系统并没有分为两级结构,而是由多个子系统构成,并在子系统之间进行切换.采用多Lyapunov函数研究不确定切换模糊系统的鲁棒跟踪问题,针对模型中未知上界的外部干扰,设计全局鲁棒控制器及其自适应律,并给出使该系统的跟踪误差一致渐近趋于零的切换策略.仿真表明,当自适应参数的在线慢调节与切换律的在线快调节相结合时,能提高系统的暂态响应性能.     

一类多模型自适应控制系统的稳定性证明

针对一类时不变或慢时变的离散时间非线性系统,首先在线性鲁棒自适应控制的基础上,给出了系统有界输入-有界输出的稳定性证明,并得到了系统有界输入-有界输出稳定的充分条件;继而将其引入到多模型切换控制中,经证明该条件可以保证间接多模型自适应切换控制的稳定,较好的兼顾了系统的稳定性和瞬态响应,从而为间接多模型自适应控制器的设计提供了理论依据.