过热蒸汽温度系统的Smith预估补偿自抗扰控制

针对锅炉过热蒸汽温度控制系统对象的大惯性、大时滞和动态模型随负荷等要素变动而变动的共性,将Smith补偿器和自抗扰控制相结合应用在过热蒸汽温度系统中。利用Smith补偿器对系统时滞环节进行补偿,使被控对象的控制通道不含有延时特性;利用自抗扰控制对过热蒸汽温度系统Smith补偿器对象进行估计和补偿以提高不精确模型的精度。在MATLAB仿真平台下对过热蒸汽温度系统带大时滞的模型进行仿真试验。仿真结果表明:基于Smith预估补偿的自抗扰控制相比常规PID控制、Smith预估控制和自抗扰控制对过热蒸汽温度系统具有更好的控制性能和稳定性,可以改善控制系统的抗干扰能力和模型适应性。     

SCR烟气脱硝系统Smith预估条件积分型滑模控制

针对具有大滞后、非线性特性的选择性催化还原(SCR)烟气脱硝系统喷氨量控制过程,提出了基于Smith预估器的条件积分型滑模控制方法。该方法将Smith预估器与条件积分型滑模控制相结合,利用Smith预估器补偿纯滞后环节,缩短调节时间;利用滑模控制的鲁棒性克服被控对象运行环境变化及外部扰动对系统的影响;利用条件积分型滑模面消除稳态误差,削弱系统抖动。并将常规PID控制、基于Smith预估器的滑模控制、基于Smith预估器的传统积分滑模控制及基于Smith预估器的条件积分型滑模控制的SCR烟气脱硝系统在100%、80%和60%机组负荷下进行了模拟仿真。结果表明:常规PID控制调节速度慢,超调大,抗扰动能力较差;3种滑模控制均对扰动有较强的鲁棒性,发生扰动之后稳定速度快,调节时间短,波动幅度很小;基于Smith预估器的条件积分滑模控制在动态过程中调节速度快,超调小,系统受到扰动后稳定速度快,变化幅度小,控制效果优于其他3种控制方式。     

指数预测模型和Smith预估器在SCR烟气脱硝控制系统中的应用

针对选择性催化还原(SCR)烟气脱硝系统喷氨量控制的大延迟特性使得常规PID控制难以取得较好控制效果的问题,本文采用非线性拟合法建立了SCR烟气脱硝入口NO_x质量浓度指数预测模型,以该指数模型预测值为前馈信号,设计了SCR烟气脱硝喷氨系统的改进型串级Smith预估控制器,并在DCS中实现组态优化控制。实际应用结果表明:新型指数预测串级Smith预估控制能有效预测SCR烟气脱硝入口NO_x质量浓度变化,补偿喷氨系统的迟延特性,改善喷氨系统的控制效果,节约脱硝系统喷氨量约15%~20%。     

考虑时滞影响的双馈风电场广域附加阻尼控制器设计

针对互联电网中风电场广域附加阻尼控制抑制区间低频振荡时的时滞问题,提出一种基于史密斯预估-自抗扰控制(SP-ADRC)的双馈风电场广域附加阻尼控制器。利用渐消记忆递推最小二乘法实现对不确定时滞的实时估计,在此基础上通过Smith预估器降低时滞对电力系统中闭环控制的影响,克服了传统ADRC在时滞系统中控制效果变差的缺陷,并保留了ADRC主动估计和补偿不确定因素的优点。最后以含风电场的新英格兰10机39节点系统为例进行测试,仿真结果表明所提出的广域附加阻尼控制器能够有效地抑制区间低频振荡。     

脱硝喷氨系统建模及控制算法研究与应用

针对某电厂SCR脱硝系统存在的系统超调现象严重、氨逃逸率较高的问题,根据机组历史数据重新建立了脱硝系统模型,并采用模型预测控制和基于Smith预估的自抗扰控制对不同工况下的喷氨控制策略进行了优化。喷氨优化系统投运后,大幅减少了喷氨自动控制过程中的超调现象,氨气逃逸率明显下降,脱硝出口处NOx浓度控制平稳,在满足环保考核标准下,节约了氨气的物料消耗,提高了机组稳定性、抗干扰性和经济性。     

SCR脱硝系统的线性自抗扰串级控制研究

目前,选择性催化还原技术(selectivecatalytic reduction,SCR)是我国火力发电厂最广泛采用的脱硝技术。但是,SCR脱硝系统具有大惯性、大延迟和强扰动的特点,常规PID控制方案不能较好地实现SCR脱硝系统的控制。为此,提出将线性自抗扰控制(linearactivedisturbance rejection control,LADRC)应用于SCR脱硝系统的外回路控制中。采用频域分析方法给出典型工业控制对象的线性自抗扰控制器参数调整规律,在此基础上获得其用于SCR脱硝控制系统的LADRC控制参数。频域分析表明采用上述控制方案的控制系统性能强于常规PID串级控制系统。蒙特卡洛仿真结果表明,相比于常规PID串级控制系统,基于线性自抗扰串级控制的SCR脱硝控制具有更强的设定值跟踪能力;当系统存在不确定扰动时,其抗干扰性和鲁棒性也显著加强。     

一种基于改进的模糊Smith预估器冷轧AGC控制系统

常规Smith预估器是基于时滞对象精确数学模型的,在实际应用中,当冷轧AGC时滞系统的参数不稳定或受到扰动时,就会造成预估模型的失配,控制效果会变差甚至振荡。对这一问题进行分析,在模糊Smith预估控制的基础上提出一种新的控制方案,分别对模糊控制器和Smith预估器进行改进。改进后的方案增强了被控系统的鲁棒性,并具有一定的适应参数变化的能力。     

基于改进Smith预估器的无刷直流电机电流环控制方法研究

在无刷直流电机系统中不可避免地存在固有的时滞因素,而系统中的电流环采用常规的PI控制器方式难以满足高性能控制系统的要求,使得电流的动态响应明显变差。本文采用Smith预估器优化控制方式,改善了电流环的性能,得到了较理想的效果。针对传统的Smith预估器需要准确的被控对象模型才能获得满意的控制效果,本文利用PI控制器对Smith预估器进行改进,提高了Smith预估器适应系统参数变化的能力,并且加强了Smith预估器的抗干扰能力,从而达到了改善电流环性能的目的。仿真及实验结果验证了这种方法的有效性和可行性。     

脉冲GTAW焊过程辩识及PID控制

针对脉冲GTAW焊溶池动态过程，利用面积法、Laplace变换的极限理法及最小二乘法对焊接速度与溶池背面熔宽模型进行了辩识。结果表明，面积法更适用于熔池动态过程辩识；对辩识所得到的二阶熔池模型进行了PID控制器设计，并针对起焊时的时滞采用Smith预估器予以补偿，实验结果表明，Smith预估器时滞具有很好的补偿效果。     

基于单神经元Smith预估的过热汽温控制

针对典型大时滞大惯性、参数变化的电站锅炉过热汽温受控对象 ,设计了基于单神经元Smith预估过热汽温控制系统。在仿真实验的基础上 ,对单神经元Smith预估控制和最优常规PID控制进行了比较和分析。仿真结果表明 ,单神经元Smith预估控制能够充分利用神经元自学习、自适应的能力以及Smith预估补偿控制的优点 ,使系统的控制品质提高 ,而且具有更强的鲁棒性和自适应性     

时变大时滞系统的一种智能控制策略

针对具有复杂非线性特征的时变大时滞系统,本文提出了一种新的智能控制策略。该方法利用遗传算法来辨识系统的时变时滞,用改进的自适应向量遗忘因子法来辨识系统的时变参数,然后利用Smith预估器对系统进行预估补偿控制,取得了良好的控制效果。     

一种基于延时补偿的电流跟踪控制新方法

提出一种基于π补偿Smith预估器和算法改进型神经网络的电流跟踪控制方案。π补偿预估器的引入有效地补偿了系统控制中的延时,提高了系统的稳定性能和响应速度;算法改进型神经网络用于优化PI控制器的参数,以提高系统的补偿精度。同时,利用ITAE准则给出π补偿预估器参数与PI控制器参数间的数学关系式。通过算法改进型神经网络可以同时优化两个控制器的参数,避免了将PI控制器参数与预估器参数分开独立识别的局面,并降低了PI控制器和π补偿Smith预估器对电网参数的敏感依赖性。当电网负载发生变化时,能够利用改进的神经网络算法实时地寻求到最优的控制器参数,达到理想的控制效果。仿真和实验验证了所提控制策略的有效性。     

二次再热机组汽温系统的串级自抗扰预测控制

为适应当前和未来新能源电力规模化接入电网,火电机组的深度调峰对过热汽温控制提出了更高要求,而常规的串级PID控制方案很难取得满意的控制品质。因此,提出一种动态矩阵控制与自抗扰控制相结合的串级自抗扰预测控制策略,为了克服控制量等不确定性扰动因素以及补偿时滞环节,副回路采用适应于快过程且能对扰动实时估计与补偿的离散型预估自抗扰控制器控制;为了增强系统的设定值跟踪能力和鲁棒性,主回路采用适应于慢过程的动态矩阵控制。以超超临界二次再热机组的汽温模型为仿真对象,各项性能指标计算结果表明,相比于其他串级控制,所提出的控制方法具有更加优良的设定值跟踪、抗扰动和鲁棒性等性能。     

基于单神经元Smith预估的过热汽温控制

针对典型大时滞大惯性，参数变化的电站锅炉过热汽温受控对象，设计了基于单神经元Smith预估过热汽温控制系统，在仿真实验的基础上，对单神经元Smith预估控制和最优常规PID控制进行了比较和分析。仿真结果表明，单神经元Smith预估控制能够充分利用神元自学习，自适应的能力以及Smith预估补偿控制的优点，使系统的控制品质提高，而且具有更强的鲁棒性和自适应性。     

汽轮机旁路温度控制系统的优化

提出了基于差分进化算法参数辨识精确建模的Smith预估控制方案,利用焓值计算方法对汽轮机旁路温度主要扰动量进行前馈补偿,结合设备参数提出了采用基于能量平衡的精确前馈控制,保证了系统的抗扰动能力;通过采集现场实际运行数据,基于改进后的差分进化算法辨识得到控制对象的数学模型,提高了Smith预估器的补偿精度。仿真研究及现场应用结果表明,优化后的控制系统具有良好的稳定性、快速响应特性及控制精度,符合工程实际要求。     

大间隙混合磁悬浮系统的预测控制技术研究

大间隙下电磁-永磁混合悬浮系统具有非线性和大时滞性两个特点,传统的线性PID控制策略不能实现系统的稳定控制。本文通过对大间隙下系统模型进行基于平衡点的线性化处理,分析了系统特性,根据响应时间和稳态误差确定常规PID控制参数。针对系统的大时滞性,在常规PID控制基础上运用Smith预估补偿控制,采用预估补偿控制和常规PID控制相结合的控制策略。仿真结果和实验结果的表明,该控制策略实现了大间隙下电磁-永磁悬浮系统的稳定悬浮控制,响应速度快,稳态误差在1%左右。     

管式GGH烟气冷却器的系统辨识及仿真研究

利用MATLAB中系统辨识工具箱对超低排放系统下的管式GGH中烟气冷却器及相关进水调节阀系统进行系统辨识,通过比较不同结构模型的拟合度得到最优模型。使用得到的模型进行系统仿真,通过比较系统在常规PID控制与使用了Smith预估的PID控制下的表现,讨论在该系统中使用Smith预估补偿控制的可行性。     

引入主动阻尼的PMSM电流环控制策略研究

为了提高永磁同步电机(PMSM)电流环的抗扰动性能,在电流环控制器中引入主动阻尼控制,针对主动阻尼对控制系统固有延时敏感的问题,提出了一种引入主动阻尼控制加Smith预估器的控制方法。该方法采用Smith预估器对控制系统固有延时进行补偿,可降低系统延时对主动阻尼控制性能的影响,提高了电流环的动态性能,并分析了Smith预估器对模型参数失配的鲁棒性。实验结果验证了所提方法的有效性和正确性。     

基于深度主元分析的电站锅炉NO_x质量浓度预测模型研究

目前,国内电站大部分选择性催化还原(SCR)脱硝系统喷氨装置喷氨调节阀自动控制均存在一定的问题。本文通过深度主元分析,阐述了机组SCR脱硝系统入口NO_x质量浓度非线性模型的构建方法,同时利用该方法构造的模型以及模糊调节和时滞补偿控制,发展了新型的喷氨控制策略。运行控制结果表明,在动态和稳态过程中,烟囱出口NO_x质量浓度均能长时间稳定地控制在设定值附近,有效解决了SCR脱硝系统喷氨自动投入的问题。     

改进Smith预估器在超临界机组汽温控制系统的应用研究

针对Smith预估控制在模型失配时,系统控制品质变差的缺陷,提出了一种改进的Smith预估控制模型对汽温被控对象进行补偿。在不知道被控对象的数学模型的情况下,通过构造一个标称的Smith预估器,将其与被控对象并联,系统输出与标称模型输出偏差通过所构造的通用控制器反馈到被控对象的输入,可以克服系统的不确定性。结合带有滞后环节的二阶被控对象进行仿真,仿真结果表明该方法可以有效地克服系统滞后及不确定性的影响,改善系统的控制品质。