無(wú)模型控制方法及其在能源系統(tǒng)中的應(yīng)用研究.pdf

1、目前能源系統(tǒng)中應(yīng)用的控制器,絕大多數(shù)是PID控制器及其變型。這種控制器設(shè)計(jì)的基本思想是基于線性系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的,盡管在許多應(yīng)用系統(tǒng)中能夠保證穩(wěn)定性,但是常常難以兼顧精度和實(shí)際約束,且難以克服強(qiáng)非線性和強(qiáng)擾動(dòng)的作用。近年來(lái)現(xiàn)代控制理論得到很大發(fā)展,但是,系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和分析大多建立在精確的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上。而能源系統(tǒng)中存在非線性、不確定性、時(shí)變性等因素,使得精確的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型獲取困難;與此同時(shí),能源系統(tǒng)往往有大量的歷史數(shù)據(jù)有待于發(fā)掘。因此,對(duì)基

2、于數(shù)據(jù)的無(wú)模型控制(MFC)方法進(jìn)行研究具有重要意義。本文以能源系統(tǒng)中火電機(jī)組過(guò)熱汽溫系統(tǒng)和固體氧化物燃料電池(SOFC)系統(tǒng)為研究對(duì)象,主要圍繞極值搜索(ES)算法和虛擬目標(biāo)值反饋調(diào)整(VRFT)方法這兩種無(wú)模型控制方法,開(kāi)展相關(guān)研究工作。論文主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　 (1)基于ES算法,提出了一種過(guò)熱汽溫控制系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化方法,并與傳統(tǒng)的Ziegler-Nichols法相比較,結(jié)果證明了該方法的優(yōu)越性。論文還討論了極值搜索擾動(dòng)

3、信號(hào)幅值、搜索步長(zhǎng)、目標(biāo)函數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響。
　　 (2)基于VRFT方法,研究了SOFC系統(tǒng)的定電壓控制問(wèn)題。首先給出一種應(yīng)用VRFT方法進(jìn)行PID控制器參數(shù)整定的方法;接著引入支持向量機(jī)(SVM)算法與VRFT的思想相結(jié)合,提出一種無(wú)模型非線性控制器設(shè)計(jì)方法,并對(duì)該方法中積分環(huán)節(jié)的作用和位置進(jìn)行了討論。最后應(yīng)用上述兩種方法對(duì)SOFC系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究,并與常規(guī)前饋.反饋控制方案進(jìn)行了比較。仿真結(jié)果表明,對(duì)于帶固定負(fù)載的SOF

4、C系統(tǒng),基于VRFT的PID參數(shù)整定方法能夠有效提高常規(guī)前饋.反饋控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì);而對(duì)于帶變動(dòng)負(fù)載的SOFC系統(tǒng),基于VRFT和SVM的無(wú)模型非線性控制器可以取得滿(mǎn)意的調(diào)節(jié)品質(zhì)。
　　 (3)基于自適應(yīng)控制的思想,改進(jìn)了基于VRFT和SVM的無(wú)模型非線性控制器設(shè)計(jì)方法。首先,通過(guò)引入一種增量式支持向量機(jī)學(xué)習(xí)算法——精確在線支持向量回歸(AOSVR)方法與VRFT方法相結(jié)合,使控制器具有在線自適應(yīng)更新的能力。論文給出了詳細(xì)的控