基于最小资源分配网络的热工对象辨识

建立热工过程的全局非线性模型是热工控制系统全局优化的基础,而静态神经网络难于对非线性动态过程进行建模。资源分配网络(RAN)可以动态调整网络参数,而扩展卡尔曼滤波器(EKF)算法可加快收敛速度。将上述方法有机地结合起来,在此基础上加入剪枝策略和滑动窗口RMS准则,形成了改进的最小资源分配网络(MRAN)。将改进方法应用于典型热工过程的非线性动态建模中,仿真结果表明MRAN网络结构紧凑,建模精度高,适合于在线应用。最后分析了网络初参数对其性能的影响。     

采用径向基函数神经网络的热工过程在线辨识方法

基于M-RAN算法的RBF神经网络是一种动态神经网络,适合于过程的在线建模。对M-RAN算法的删除策略进行了改进,不仅删除那些连续对网络输出贡献较小的隐层单元,同时还将相似的隐层单元合并,使网络结构更加紧凑。将基于这种算法的RBF神经网络用于电厂非性线模型热工过程的在线辨识,仿真研究表明了这种建模方法的有效性,且所得模型精度高,计算量小,可直接应用于基于模型的控制算法。图4表1参18     

基于现场数据与神经网络的热工对象动态建模

基于神经网络可以建立热工对象的线性或非线性动态数学模型，在论述神经网络辨识与建模原理的基础上，通过对电厂现场数据的分析，分别建立了汽包水位相对于给水流量的线性数学模型和过热汽温相对于比值β的非线性模型。基于神经网络建模计算速度快及模型精度高，模型输出基本上反映了热工对象的实际运行状况。     

复合控制在过热汽温控制中应用的仿真研究

随着对热工过程控制系统的要求不断提高,常规的PID控制器难以适应不同工况下被控对象动态特性的改变。提出基于串级和增益自适应Smith预估控制的复合控制系统,通过在线的模型辨识提高系统适应工况变化的能力。在过热汽温控制中应用的仿真结果表明:复合控制对模型的不确定性和外扰均具有较强的适应能力。对于过热汽温这种存在大时滞、时变性、大干扰、不确定性和非线性的复杂热工对象,其控制品质远优于常规的PID控制,在热工过程控制中有良好的应用前景。     

大型联合循环机组在线性能试验软件开发与应用

为便于运行人员及时了解、分析机组的运行经济性,开发了联合循环机组在线性能试验软件系统.本系统由一体化过程模型开发平台IMMS、数据库、网络通迅、网页显示软件等四部分组成.基于一体化过程模型开发平台,采用模块化建模方法,建立了主要热力性能试验指标的在线计算模型,并通过用户界面程序实时显示计算结果.本软件已在某电厂S109FA 单轴燃气-蒸汽联合循环机组中得到了应用.结果表明该软件能够实时监测机组当前运行工况下的主要热力性能,计算结果基本可靠,满足工程上的需要.     

改进的RAN网络及其在热工过程在线建模中的应用

提出了一种应用于热工过程在线建模的改进的RAN网络。该网络利用“新息准则”对隐层节点进行精调 ,减小了新样本对已学习好的网络参数的影响 ,并避免了过拟合。还分析了网络初始参数对网络结构的影响 ,并给出了这些参数的合理取值范围。仿真研究表明 ,改进的RAN网络用于热工过程在线建模时收敛速度快 ,泛化能力好 ,逼近精度高。     

基于ANFIS网络水电机组控制系统建模

利用模糊神经网络ANFIS较强的非线性逼近能力建立辨识模型，对水电机组控制系统输入、输出特性进行了辨识。辨识采用离线训练ANFIS网络和在线辨识相结合的方法，模型能很好地辨识系统输入、输出特性，为研究智能水轮发电机组控制策略提供了有效的建模方法。     

联合循环机组在线性能试验软件开发与应用

以DCS采集的实时数据为基础,给出了在线性能试验所需的所有过程参数,介绍了联合循环机组总出力和总热耗率等主要热力性能指标的计算方法.基于一体化过程模型开发平台IMMS,采用模块化建模方法,建立了热力性能指标的在线计算模型,并通过用户界面程序实时显示计算结果.本软件已在桌电厂395 MW燃气-蒸汽联合循环机组厂级监视信息系统SIS中得到了应用.结果表明,该软件能够满足现场奕时监测的要求,便于运行人员及时掌握和分析机组运行的经济性.     

基于MATLAB环境工件加热过程温度场在线仿真与监控

基于MATLAB环境设计工件加热过程温度场在线仿真监控系统,用有限差分的方法建立温度场的数值计算模型,计算过程中考虑材料物性参数随温度的变化。通过建立MATLAB环境下计算机与串口的实时通信,实现了工件加热过程实时在线监控。最后,将在线仿真结果与实测值进行对比,两者相符,验证了建立的在线仿真监控系统的可靠性。     

船用大型低速电控柴油机的容积法模型

广泛应用的容积法模型不能直接应用于电控柴油机的仿真.因此,通过改进容积法模型中关于工作过程模块的划分、燃烧放热规律参数和排气阀升程的计算,建立了船用大型低速电控柴油机的动态模型.该模型能够计算柴油机示功图和主要热工参数及其动态变化过程.以7RT-flex60C型电控柴油机为例进行了仿真,结果表明,模型能够较好的预测发动机的稳态性能,具有进行动态仿真的能力,并且计算速度可满足实时北仿真的要求.目前此模型已被应用于船舶动力装置的仿真系统中.     

Reduced-Order Models for the Calculation of Thermal Transients of Heat Conduction/Convection FE Models

On-line calculation of temperature and thermal stresses at critical locations of structural components is currently performed in nuclear and aeronautical applications in order to assess fatigue damage accumulation and residual life. Since it is not possible to use full-scale finite element models because of the large calculation times, ad-hoc simplified algorithms are developed and employed. Thermal stresses commonly arise because of temperature gradients within the component due to heat exchange between the solid and the surrounding fluid. Commonly on-line monitoring methods are based on the assumption that time histories of the temperatures of the fluids around the component are known (e.g., measured) and are used as the inputs for the calculation of temperature and thermal stress at the critical locations of the component. If the temperatures of the surrounding fluid can not be measured, they must be numerically computed integrating an FE model of the fluid in the thermal FE model of the component; as a result, the size of the coupled thermal model is further increased. In the present work, a methodology is developed to reduce the size of thermal models including not only the FE model of the component but also the coupled fluid model. In detail, Guyan reduction and component mode synthesis are applied to a coupled thermal FE model, in order to reduce the size of the problem and to make it suitable for on-line calculations. The appropriate mathematical formulation for the reduction of the fluid FE model has been developed. Two reduction methods are proposed and are applied to the axial symmetric FE model of a turbine disk pointing out their capabilities and limitations for on-line temperature calculation.     

基于Elman神经网络的超超临界机组汽水分离器应力在线软测量模型

根据超超临界锅炉汽水分离器的结构特点建立了三维有限元模型,以某1000MW机组为例模拟了其启动过程的总应力场．将有限元法和神经网络法相结合,以有限元计算结果作为训练样本,以介质压力和筒体壁温序列为辅助变量,建立了基于Elman神经网络的分离器应力动态软测量模型,通过模型的训练,确定了准确的应力预测模型结构．应用电厂实际运行监测数据对所建立的Elman网络软测量模型进行验证,结果表明：模型计算结果可很好地逼近有限元结果,预测精度高,实时性好,可为锅炉寿命的在线监测提供数据支持．     

基于人工神经网络的汽轮机转子等效应力的在线计算方法

提出了基于人工神经网络的汽轮机转子等效应力的在线计算方法;介绍了汽轮机转子等效应力采用等直径实心圆柱模型的计算公式和有限元数值计算方法;给出了采用人工神经网络技术在线计算汽轮机转子等效应力的方法和步骤,并提供了600 MW汽轮机高、中压转子等效应力的计算实例.结果表明:将人工神经网络技术应用于汽轮机转子等效应力在线监测中,提高了汽轮机转子等效应力的计算速度和精度,并为汽轮机转子等效应力和寿命的在线管理提供了依据.     

Real-time implementation of a neural model-based self-tuning PID strategy for oxygen stoichiometry control in PEM fuel cell

This paper proposes a real-time implementable self-tuning PID control strategy to tackle oxygen excess ratio regulation challenge of a proton exchange membrane fuel cell. Controller parameters are updated on-line, at each sampling time, using a not iterative procedure based on an artificial neural network model. The proposed controller takes account of nonlinear behaviors of the process, while avoiding heavy computations.     

三相共箱式气体绝缘母线热计算方法分析

三相共箱式气体绝缘母线的热计算及散热性能研究对于其可靠性设计及在线监测具有重要意义。根据流体力学理论,采用流体多组分有限元法对三相共箱式气体绝缘母线进行热计算,利用映射网格划分实现电磁场、温度场和流体场的间隔耦合,综合考虑了母线外壳内外气体的流动和温度变化特性。采用流体单组分有限元法、流体多组分有限元法、传热学解析公式法三种方法进行计算,并对比分析了计算结果与试验结果的精度。结果表明,多组分有限元法与试验结果最为接近,为气体绝缘母线的设计及在线监测提供了理论基础。     

基于图论的复杂供热管网设计

供热管网系统规模日益扩大,管网结构也更加复杂,具有较强的非线性,为避免供热过程中不出现水力失调以及降低管网建设成本,必须进行管网设计优化。采用图论方法,构建复杂供热管网,建立了管网水力计算数学模型,构造出水力计算的矩阵方程组,并利用MATLAB软件采用迭代法进行求解。针对辽宁某地区热力管网进行分析,计算结果和供热管网实际运行数据进行对比,基于图论的复杂管网水力计算模型精度满足工程要求。     

IDENTIFICATION OF A LOW-ORDER MODEL FOR THERMAL STRESS MONITORING

ABSTRACT

In mechanical and aeronautical applications, assessment of fatigue damage accumulation due to thermal transients is currently performed by means of on-line fatigue monitoring systems. The algorithms for on-line calculation of thermal stresses are one of the main components of these systems and are often based on the Green function technique (GFT). The GFT allows thermal stresses to be determined from inputs (e.g., fluid temperatures, pressures, flow rates, or metal boundary temperatures) by numerically solving a set of convolution integrals. Because each convolution integral involves a large number of operations per time unit, the GFT may become very time consuming for applications characterized by several inputs and outputs. A low-order model (LOM) is developed to perform on-line calculation of thermal stresses. The model is able to replace the GFT. Convolution integrals which characterize the GFT are converted in a system of uncoupled first-order differential equations. Unknown coefficients are evaluated by means of the Prony identification method, which is taken from structural dynamics and applied to thermoelasticity. Two study cases are presented; results show that the LOM leads to a significant reduction in the number of operations per time unit with respect to the GFT without losing accuracy.     

大型热力发电机组能耗参数的统计分析与应用

基于机组长期运行数据和在线性能计算数据,统计分析了机组的实际性能特性,提出与过程热力特性及热力试验标准相一致的机组性能稳定态判别准则。由筛选出的满足稳定态准则的数据统计分析分别得出了机组在不同的外界边界条件和不同运行参数下以及同一运行工况内在线性能计算模型输出的不确定度范围,为基于模型的优化决策调整和诊断提供参考。统计得出的热力机组煤耗量特性曲线反映的是机组在实际运行条件下的真实特性,并以厂内负荷分配方案为例,验证了针对性经济运行措施的有效性。