發(fā)電機(jī)組熱工對(duì)象自抗擾控制及其參數(shù)優(yōu)化.pdf

1、發(fā)電機(jī)組熱工對(duì)象熱容量較大，擾動(dòng)較多且變量間存在耦合，控制大滯后、時(shí)變特性明顯。變工況下，以穩(wěn)定性、安全性為原則的傳統(tǒng) PID控制器往往難以在線整定其參數(shù)與增益，動(dòng)態(tài)過程調(diào)節(jié)難以保證最優(yōu)，自適應(yīng)能力及魯棒性差。自抗擾控制（Active Disturbances Rejection Control，ADRC）不依賴對(duì)象模型，能夠估計(jì)并補(bǔ)償系統(tǒng)的內(nèi)、外擾動(dòng)，且依據(jù)狀態(tài)誤差矢量進(jìn)行非線性反饋調(diào)節(jié)，有效抑制擾動(dòng)，自適應(yīng)性強(qiáng)。論文研究了兩類典型發(fā)

2、電機(jī)組熱工對(duì)象自抗擾控制問題：超臨界機(jī)組燃水比(Firing Rate to Feed Water Ratio，F(xiàn)R/FW)及核電站蒸汽發(fā)生器(Steam Generator, SG)水位控制。
　　燃水比控制作為超臨界直流鍋爐控制的關(guān)鍵與難點(diǎn)，其控制效果制約著機(jī)組整體控制水平。超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組的大延遲及多變量耦合、負(fù)荷變動(dòng)和煤質(zhì)多變制約機(jī)組燃水比控制，常規(guī)控制常常引起燃料量或給水量調(diào)節(jié)過量，使鍋爐遠(yuǎn)偏離于設(shè)計(jì)工況運(yùn)行，進(jìn)而危害

3、機(jī)組運(yùn)行安全。超臨界直流機(jī)組是以燃料量和給水量為輸入變量，微過熱蒸汽焓值和主蒸汽壓力為輸出變量的兩輸入兩輸出模型。燃水比控制，必須協(xié)調(diào)燃料、給水動(dòng)作來響應(yīng)負(fù)荷變化。其控制系統(tǒng)可看作由微過熱蒸汽焓回路與主蒸汽壓力回路兩個(gè)單回路構(gòu)成，針對(duì)上述獨(dú)立回路，提出相應(yīng)自抗擾控制方案，將回路間耦合視為各自外擾，并利用自抗擾擾動(dòng)估計(jì)能力實(shí)時(shí)估計(jì)耦合回路間的動(dòng)態(tài)擾動(dòng)，并用前饋方式予以動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)燃水比解耦控制。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，此解耦控制方案相對(duì)傳統(tǒng)

4、PID解耦控制，變工況適應(yīng)能力更好，且具有優(yōu)異的動(dòng)靜態(tài)性能。
　　蒸汽發(fā)生器故障是壓水堆核電站非計(jì)劃停堆及電廠容量因子損失的主因之一。為此，引入SG水位自抗擾控制。通過擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器實(shí)時(shí)估計(jì)系統(tǒng)內(nèi)、外擾動(dòng)，并用前饋方式動(dòng)態(tài)補(bǔ)償；同時(shí)，根據(jù)狀態(tài)誤差矢量進(jìn)行非線性反饋調(diào)節(jié)，緩解控制系統(tǒng)快速與超調(diào)之間的矛盾。因自抗擾控制策略參數(shù)眾多，且尚未有統(tǒng)一調(diào)試規(guī)范，參數(shù)整定通常依靠試湊，工作量較大整定困難，工程實(shí)踐中難以推廣應(yīng)用。而且SG虛假水位

5、的存在使水位特性辨識(shí)難以實(shí)現(xiàn)，為此引入結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單具備快速、精確辨識(shí)能力的二階對(duì)角遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Second-order Diagonal Recurrent Neural Network, SDRNN)，用其及時(shí)跟蹤SG水位Jacobian信息，動(dòng)態(tài)辨識(shí)水位變化率，實(shí)時(shí)優(yōu)化自抗擾控制器參數(shù)。分別在水位、蒸汽、給水?dāng)_動(dòng)及負(fù)荷變動(dòng)工況下，進(jìn)行SG水位SDRNN-ADRC仿真實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，此SG水位控制方案能有效抑制瞬時(shí)虛假水位，辨識(shí)性能與控