采用FCGA优化的汽包锅炉过热汽温自适应模糊控制器的设计

针对汽包锅炉过热汽温的特点，设计了自适应模糊控制器，即采用了一种模糊控制的遗传算法将控制器的隶属参数进行优化。理论分析和仿真结果都表明该方案对解决汽包锅炉过热汽温热工过程的非线性和大时滞有显著效果，具有快速的实时性和很强的鲁棒性。     

基于混沌理论的过热汽温最优预测控制策略

由于非线性混沌时间序列内部确定的规律性，其重构相空间具有高精度短期预测性。因此，为实现锅炉过热汽温的非线性、大时滞系统的自适应控制，根据具有混沌特性的过热汽温时间序列重构相空间，计算相空间饱和嵌入维数、最大Lyapunov指数和系统的可预报尺度，并以此为指导，建立神经网络预测模型对过热汽温系统作高精度的短期预测，在此基础上，通过反馈校正，将校正误差和控制增量引入性能函数，寻优得最优控制策略，实现了对过热汽温的非线性、大时滞系统高精度的自适应预测控制。仿真表明了控制的有效性、快速性和鲁棒性。     

过热汽温多模型预测函数控制策略的研究

过热汽温系统是典型的大时延、大惯性对象,尤其当机组负荷变化时,参数表现出明显的时变特性,大大降低了传统PID串级控制的品质。基于此点,提出先进的多模型切换的过热汽温预测函数控制策略。使用带有Smith预估补偿思想的一阶时滞对象预测函数控制算法,来有效克服对象的大时延、大惯性;并通过建立若干典型工况的固定模型,在线计算其模型匹配度确定控制权重,从而得到控制器的输出的方法,能适应参数的时变。与PID串级控制和单一模型控制的仿真结果对比,证实了本控制策略的有效性。图3表1参8     

135MW循环流化床机组过热汽温优化控制方案研究

大多数火力发电厂的过热汽温控制采用的是DCS自带的经典PID控制。这类控制系统对于滞后性较大的高阶被控对象、现场执行机构死区大和减温阀线性差等工况,其控制品质较差。如果将无辨识自适应控制器IFA、预估与大数据智能诊断等先进技术引入到锅炉过热汽温控制系统中来,优化DCS系统算法逻辑,这不仅能控制过热汽温在额定值允许范围这内,而且可以适当提高过热汽温,提高蒸汽品质。另一方面可以省去升级改造喷水减温装置即可投入自动,其经济效益是相当可观的。     

基于机理模型的汽温控制系统优化及应用

针对火电机组过热汽温控制的难点和要求，常规串级控制系统无法达到良好控制效果，尤其在大范围变负荷过程中很难控制汽温动态偏差在要求范围内。分析了基于机理模型的双回路汽温控制原理和控制参数整定方法，并对控制方案进行优化。应用于某300 MW CFB机组过热汽温控制，结果表明其稳态和动态控制品质良好，并能适应机组大范围变负荷需要。由于控制方案能够灵活配置汽温控制中惰性区传递函数时间常数和对控制器参数进行增益调整，因此在工程应用中具有很好的推广作用。     

应用多模型粒子群优化算法的过热汽温模糊控制

针对单一模型的粒子群参数优化算法存在鲁棒性差的问题，提出一种应用多模型粒子群参数优化的方法，将其应用于模糊控制器参数的优化，有效地避免了模糊控制器设计中复杂的参数调试，使其获得良好的控制品质。通过对锅炉过热汽温系统的仿真实验，在负荷大范围变化的条件下，控制系统仍保持了良好的控制性能，并且具有较强的鲁棒性。仿真结果表明了所设计的控制器的有效性和所提出的优化算法的优越性。图6表2参11     

基于插值和拟合技术的过热汽温非线性控制研究

针对过热汽温对象特征参数在负荷范围内变化较大的特点,提出一种基于插值和拟合技术的过热汽温非线性自适应控制方法,通过调节控制器参数使其随负荷自动变化来保证系统的鲁棒性。首先简单介绍了过热汽温串级控制和采用插值与拟合技术获取控制器参数的方法,然后提出一种连续变速积分不完全微分数字比例、积分、微分(PID)控制算法。基于典型工况下的PID参数和插值及拟合技术建立了过热汽温全工况下的自适应控制器,并对某超临界600 MW直流锅炉过热汽温对象进行了仿真。分析了不同插值和拟合方法下自适应PID控制的控制效果,证明了本文方法的有效性。     

基于神经网络的超临界机组过热汽温设定值优化补偿

基于历史运行数据对过热器喷水减温系统特性进行神经网络建模,在不改变机组原过热汽温控制逻辑和PID参数的前提下,采用基于预测模型的前馈补偿和反馈补偿相结合的策略,在控制回路的顶层对过热汽温设定值进行实时优化补偿,以改善过热汽温控制效果,并借助600 MW超临界机组仿真机进行仿真试验研究.结果表明:采用设定值优化补偿方案可明显提升过热汽温的控制品质,验证了优化方案的有效性.     

PID补偿神经网络逆控制在超临界机组过热汽温控制中的应用

考虑超临界锅炉过热汽温系统的非线性、大惯性、大时延等特性,建立了过热汽温喷水减温系统的非线性动态神经网络逆模型,运用机组的历史运行数据对模型进行训练与校验。以训练好的模型为基础,构建了具有PID补偿环节的神经网络逆控制器,在MATLAB平台编制了实时控制程序。借助600 MW超临界机组全仿真系统,对过热汽温进行设定值扰动、大范围变工况扰动等仿真试验。结果表明:具有PID补偿的神经网络逆控制方案可有效降低动态变负荷过程中过热汽温的控制偏差,缩短汽温控制的稳定时间,与机组原控制方案相比具有更好的控制效果。     

深度调峰超超临界机组过热汽温迭代学习预测控制

为了提高超超临界火电机组协调控制系统的控制性能,提出一种基于迭代学习预测控制的控制方法。将迭代学习算法用于改进预测控制器,基于状态空间预测模型,利用历史误差进行迭代校正,在性能指标中同时引入迭代序列和时间序列二次型项,计算最优控制律,从而保证在模型失配情况下对设定值的无偏跟踪。以某1 000 MW超超临界机组为例,基于现场实验数据采用粒子群优化算法辨识得到过热汽温对象模型,并进行仿真实验。结果表明:该方法能够有效改善过热汽温的控制品质,对于输入、输出扰动以及负荷大范围变化所造成的模型失配具有较好抗性,鲁棒性强。     

单元机组过热汽温控制系统的负荷适应性

为了增强过热汽温控制系统的负荷适应能力,以一个600MW机组的过热汽温系统为研究对象,设计了由4组局部控制器组成的负荷调度控制系统,并以主蒸汽流量作为系统的调度变量。每一组局部控制器对应一种典型工况,采用串级内模原理进行设计和整定,其中,高阶的外回路控制器通过Taylor级数展开的方法简化为实际PID形式。控制系统各局部控制器之间的跟踪与无扰切换通过Hanus方法实现。系统保留了传统串级控制系统克服内回路扰动、提高系统工作频率的优点。在不同负荷下的仿真试验以及大范围变工况试验均表明,该系统具有良好的负荷适应能力。图5表3参3     

基于免疫进化算法的过热汽温自整定PID控制研究

根据生物免疫系统特性 ,提出了一种基于免疫进化算法的PID控制器参数自整定方法。免疫进化算法引入记忆细胞和抗体浓度调节机制 ,具有种群多样性 ,能保证快速稳定地收敛到全局最优点。通过对过热汽温控制系统的仿真 ,表明该算法是有效的。     

Dynamic behavior of superheated steam and ways of control

A simple way of calculating the dynamic behavior of a superheater is presented. A comparison of the measured data with the calculated result verifies the accuracy of this simple method. It is the first time that a phase compensation for real roots, i.e., the twin lead/lag loop which is facile for engineering applications, is used in superheated steam temperature control. Numerous simulation results show that both the response time lapse and maximal dynamic deviation are greatly reduced. Moreover, a formula to calculate the setting parameters is presented, together with a practical example of its engineering application in superheated steam temperature control with single-stage attemperation in a power plant boiler. This method can remarkably improve the control performance of superheated steam temperature and makes it possible for one stage attemperation to be sufficient for the superheater of power plant boilers, thus simplifying the superheater system and reducing investment. Because the control performance is remarkably raised, the set values of the steam temperature control system can be raised above rated values and also the operational economy, without impairing the operation safety.     

过热汽温的动态特性与控制

给出了过热器动态特性的简便计算方法.按过热器的结构和热力参数计算出单级和多级过热汽温的传递函数.与实测数据相比较,证实这种方法准确而且简便.首次提出在过热气温控制中,采用取实根的相位补偿,即2个串联的超前/滞后环节,在工程中实现很方便.经大量仿真试验证实,其过渡过程时间缩短1半左右,最大动态偏差缩减2-3倍.还给出整定计算公式及多种整定计算数据的取法,以及在一级喷水过热汽温控制的工程应用实例.该方法极大地改善了过热汽温控制品质,电站锅炉过热器可采用一级喷水减温,使过热器系统结构简化,设备投资减少.由于汽温控制品质大大提高,可把汽温控制系统的设定值定在稍高于额定值.在不影响机组运行安全性的同时,提高机组运行的经济性.     

Dynamic behavior of superheated steam and ways of control

A simple way of calculating the dynamic behavior of a superheater is presented. A comparison of the measured data with the calculated result verifies the accuracy of this simple method. It is the first time that a phase compensation for real roots, i.e., the twin lead/lag loop which is facile for engineering applications, is used in superheated steam temperature control. Numerous simulation results show that both the response time lapse and maximal dynamic deviation are greatly reduced. Moreover, a formula to calculate the setting parameters is presented, together with a practical example of its engineering application in superheated steam temperature control with single-stage attemperation in a power plant boiler. This method can remarkably improve the control performance of superheated steam temperature and makes it possible for one stage attemperation to be sufficient for the superheater of power plant boilers, thus simplifying the superheater system and reducing investment. Because the control performance is remarkably raised, the set values of the steam temperature control system can be raised above rated values and also the operational economy, without impairing the operation safety. __________ Translated from Journal of Power Engineering, 2007, 27(2): 199–203 [译自: 动力工程]     

电厂过热蒸汽温度的有约束预测控制

针对目前常用串级PID系统在电厂过热蒸汽温度控制过程中存在的问题,提出采用带约束预测的控制算法予以解决.采用这种有约束预测控制后,可抬高控制设定值,从而提高机组运行效率,提高经济效益.采用现场试验数据,通过面积法辨识过程模型并利用Matlab设计预测控制器,进行了控制过热蒸汽温度模型的仿真试验,结果表明:有约束预测控制可改善系统的动态特性和抗干扰能力,并使过热蒸汽温度控制品质得到有效提升.     

Fuzzy cascade control based on control’s history for superheated temperature

To address the characteristics of the large delay and uncertainty of superheated temperature, a new cascade control system is presented based on control’s history. Based on the analysis of the control objects’ dynamic characteristics, historical control information (substituting for the deviation change rate) is used as the basis for decision-making of the fuzzy control. Therefore, the changing trend of the controlled variable can be accurately reflected. Furthermore, a proportional component is introduced, the advantages of PID and fuzzy controllers are integrated, and the structure weaknesses of conventional fuzzy controllers are overcome. Simulation shows that this control method can effectively reduce the adverse impact of the delay on control effects and, therefore, exhibit strong adaptability by comparing the superheated temperature control system by this controller with PID and conventional fuzzy controllers.     

模糊PID控制在电厂过热气温控制系统中的应用

针对发电厂的过热汽温控制系统中锅炉过热器出口温度的非线性、时变性、滞后性等特点,文中提出了一种模糊PID控制在过热汽温控制系统中的应用。该控制系统能够很好地克服非线性和时变性,使过热汽温控制系统具有较强的鲁棒性,从而提高了控制系统的控制品质,提高了过热器的生产效率。