基于廣義預(yù)測控制的船用鍋爐汽包水位控制研究.pdf

1、目前船用鍋爐的控制系統(tǒng)大多采用PID控制器組成的反饋控制系統(tǒng)。由于船用鍋爐系統(tǒng)是一個復(fù)雜的時變動態(tài)過程，有多個控制回路，具有很強(qiáng)的非線性、藕合、滯后、強(qiáng)干擾等特性，傳統(tǒng)的PID控制難以達(dá)到理想的控制效果。為進(jìn)一步改善船用鍋爐控制質(zhì)量，確保其安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，本文采用廣義預(yù)測控制理論實(shí)現(xiàn)了對船用飽和蒸汽輔鍋爐汽包水位系統(tǒng)的控制。廣義預(yù)測控制理論是在實(shí)際應(yīng)用中不斷發(fā)展完善的一種先進(jìn)過程控制理論，已經(jīng)在復(fù)雜工業(yè)過程控制中展現(xiàn)出誘人的應(yīng)用前景。目前

2、，國內(nèi)已經(jīng)有在大型電站鍋爐系統(tǒng)中成功應(yīng)用的實(shí)例。 本文首先根據(jù)船用飽和蒸汽輔鍋爐的工作原理，通過機(jī)理建模的方法，得到鍋爐汽包水位調(diào)節(jié)對象的模型，經(jīng)一定的假設(shè)和簡化，得到汽包水位在不同擾動條件下的數(shù)學(xué)模型，結(jié)合模型的特性曲線，對其動態(tài)特性進(jìn)行分析。然后論述了廣義預(yù)測控制理論，給出算法流程，分析了算法的特點(diǎn)，給出控制器參數(shù)選取原則。采用廣義預(yù)測控制器實(shí)現(xiàn)了對船用鍋爐水位控制系統(tǒng)的控制，進(jìn)一步對控制器參數(shù)進(jìn)行仿真分析。通過仿真分析并與

3、常規(guī)PID控制相比較，證實(shí)廣義預(yù)測控制器具有較好的魯棒性和適應(yīng)性。 針對廣義預(yù)測控制算法中多次矩陣求逆而導(dǎo)致的計(jì)算量大、在線計(jì)算時間長、運(yùn)算過程中可能出現(xiàn)病態(tài)矩陣等問題，本文在廣義預(yù)測控制算法基礎(chǔ)上，在船用鍋爐汽包水位控制中引入階梯式控制策略，形成階梯式廣義預(yù)測算法。論述了階梯式廣義預(yù)測控制理論，給出算法流程，分析了算法的主要特點(diǎn)，給出控制器主要參數(shù)確定原則，研究了階梯式廣義預(yù)測控制器的魯棒性、適應(yīng)性及控制器主要參數(shù)變化對其性能

4、的影響。 仿真結(jié)果表明，本文所采用的階梯式廣義預(yù)測控制器較好地實(shí)現(xiàn)對船用鍋爐汽包水位系統(tǒng)的控制，克服了廣義預(yù)測控制計(jì)算量大、病態(tài)矩陣等弊端，具有計(jì)算量小，易于在線控制、更適于工程應(yīng)用等特點(diǎn)。 本文嘗試性地在船用鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)中采用階梯式廣義預(yù)測控制方法，藉此來提高船用鍋爐的控制質(zhì)量，具有較高的學(xué)術(shù)研究價值。 而船用鍋爐控制質(zhì)量的提高，對鍋爐生產(chǎn)的安全性、經(jīng)濟(jì)性都具有非常重要的意義。階梯式廣義預(yù)測控制所具有的