基于狀態(tài)觀測器的主汽溫控制與診斷系統(tǒng)的研究.pdf

1、華北電力大學(xué)（保定）碩士學(xué)位論文基于狀態(tài)觀測器的主汽溫控制與診斷系統(tǒng)的研究姓名：丁俊宏申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：控制理論與控制工程指導(dǎo)教師：田沛20031228華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文1第一章引言1.1控制理論的發(fā)展自動控制理論是與人類社會發(fā)展密切聯(lián)系的一門學(xué)科是自動控制科學(xué)的核心自動控制理論可以追溯到上一世紀(jì)從1932年奈奎斯特發(fā)表有關(guān)反饋放大器的穩(wěn)定性開始Nyquist穩(wěn)定判據(jù)Bode圖在自動控制中就起到重大作用至今這一學(xué)科已走過了6

2、0多年的歷程幾十年來控制理論受到高科技及工業(yè)系統(tǒng)發(fā)展的有力推動在航天航空航海及工業(yè)過程控制等領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用[1]自從19世紀(jì)Maxwell對具有調(diào)速器的蒸汽發(fā)動機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行線性常微分方程描述及穩(wěn)定性分析以來經(jīng)過20世紀(jì)初NyquistBodeHarrisEvansNichols等人的杰出貢獻(xiàn)形成了經(jīng)典反饋控制理論基礎(chǔ)并于50年代趨于成熟經(jīng)典控制理論的特點(diǎn)是以傳遞函數(shù)為數(shù)學(xué)工具其分析和綜合方法基于根軌跡法和頻率法主要貢獻(xiàn)是將PID調(diào)節(jié)

3、器應(yīng)用于控制系統(tǒng)中主要研究單輸入單輸出線性定?？刂葡到y(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)但它存在著一定的局限性即對多輸入多輸出系統(tǒng)不宜用經(jīng)典控制理論解決特別是對非線性時變系統(tǒng)更是無能為力隨著20世紀(jì)40年代中期計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)及其應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展促進(jìn)了自動控制理論朝著更為復(fù)雜也更為嚴(yán)密的方向發(fā)展到了60年代由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的成熟和發(fā)展以及所需要控制的系統(tǒng)不再是簡單的單輸入單輸出的系統(tǒng)使控制理論由經(jīng)典控制理論向現(xiàn)代控制理論過渡出現(xiàn)了以狀態(tài)空間分析(應(yīng)用線性代數(shù))為

4、基礎(chǔ)的現(xiàn)代控制理論現(xiàn)代控制理論以龐特里亞金(Pontrygin)的極大值原理貝爾曼(Belman)的動態(tài)規(guī)劃卡爾曼(Kalman)的線性濾波以及他的能控性能觀性理論為基石形成了以最優(yōu)控制(二次型最優(yōu)控制∞H控制等)系統(tǒng)辨識和最優(yōu)估計(jì)自適應(yīng)控制等為代表的現(xiàn)代控制理論和設(shè)計(jì)方法現(xiàn)代控制理論從理論上解決了系統(tǒng)的能控性能觀性穩(wěn)定性以及許多復(fù)雜系統(tǒng)的控制問題1.1.1經(jīng)典控制理論的發(fā)展及基本內(nèi)容經(jīng)典控制理論主要研究線性定常系統(tǒng)描述自動控制系統(tǒng)輸入

5、量輸出量和內(nèi)部量之間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式稱為系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型它是分析和設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)經(jīng)典控制理論中廣泛使用的頻率法和根軌跡法是建立在傳遞函數(shù)基礎(chǔ)上的線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是在零初始條件下系統(tǒng)輸出量的拉氏變換與輸入量的拉氏變換之比是描述系統(tǒng)的頻域模型傳遞函數(shù)只描述了系統(tǒng)的輸入輸出關(guān)系沒有內(nèi)部變量的表示經(jīng)典控制理論的特點(diǎn)是以傳遞函數(shù)為數(shù)學(xué)工具本質(zhì)上是頻域方法主要研究單輸入單輸出線性定?？刂葡到y(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)對線性定常系統(tǒng)已經(jīng)形成相當(dāng)成熟的理論典