蒸汽发生器水位SDRNN优化自抗扰控制

针对蒸汽发生器(SG)水位控制过程存在的主要问题,引入水位自抗扰控制(ADRC)方案.通过扩张状态观测器实时估计系统内、外扰动,并采用前馈方式予以动态补偿,同时依据状态误差矢量进行非线性反馈调节,缓解控制系统快速与超调之间的矛盾.并引入二阶对角递归神经网络(SDRNN)动态辨识SG Jacobian信息,实时优化自抗扰控制器参数.分别在水位、蒸汽和给水扰动下进行SG水位仿真实验,并对比了前馈串级PI控制与SDRNN-ADRC控制的响应曲线.结果表明:在扰动工况及控制对象参数时变下,此SG水位控制系统的控制响应迅速、超调小且稳态误差小,具有优良的动、静态性能.     

自抗扰控制器串级三冲量汽包水位控制系统

针对锅炉汽包水位控制的特点,提出了基于自抗扰控制器的汽包水位系统,该控制系统采用三冲量串级加前馈控制,其中串级的内环采用PID控制,而外环则采用带前馈补偿的自抗扰控制器,自抗扰控制器由跟踪微分器、扩张状态观测器及非线性状态误差反馈控制律3个环节组成.仿真结果表明,提出的控制方案同常规PID控制方案相比,具有更好的控制品质和更强的鲁棒性.     

蒸汽发生器水位控制器的多目标GA和静态H_∞回路成形优化设计

提出了一种基于多目标遗传算法和静态H∞回路成形综合的给定结构鲁棒控制器设计方法,采用该方法设计了低负荷下蒸汽发生器水位的比例微分串联滤波器型控制器,并进行了水位给定值阶跃变化、蒸汽流量阶跃扰动和给水压力波动下控制系统响应的仿真试验.结果表明:所设计控制系统的鲁棒稳定性和鲁棒性能优于其他3种基于H∞回路成形的控制器设计方案;所得控制器在给定值阶跃变化、给水和流量扰动下均能保持较好的控制品质,具有良好的鲁棒性.     

核电蒸汽发生器水位的二自由度内模控制

为了在全工况范围内确保核电蒸汽发生器水位的控制品质,提出了一种二自由度内模控制结构.考虑到蒸汽质量流量波动对水位的显著影响,将前馈环节加入到该控制结构中,以提高系统的抗扰动能力;利用增益调度方法对5个典型工况点的前馈和反馈控制器进行整合,使系统实现良好的全局控制效果.在对控制系统性能进行理论分析的基础上给出了控制器参数的整定准则.仿真结果表明:该方法能够确保系统在各负荷段均具有良好的控制品质,且其整体性能优于自适应神经网络控制(ACNFC)及自整定PID控制.     

火电厂燃烧系统的自抗扰控制器及其参数整定

针对火电厂燃烧系统的大滞后、大惯性以及动态特性随工况变化的不确定性等特点,设计出一种火电厂燃烧系统自抗扰控制方案,并给出该控制器的参数整定方法.试验表明:该控制方案不需要精确的模型参数就可实现干扰补偿,并可快速得到自抗扰控制器的整定参数.在电站STAR一90仿真平台上对某电厂600 MW机组进行了燃料量控制系统的变工况、10%扰动和RB试验.结果表明:与仿真平台的PID控制系统相比,自抗扰控制器具有较强的适应性和鲁棒性,而且控制系统具有优良的动态性能.该参数整定方法简单方便.     

槽式光热发电典型热工过程控制系统设计

针对槽式光热发电系统,结合火电厂控制系统设计经验,提出了包括机组负荷-供能控制系统、蒸汽发生器水位控制系统和过热蒸汽温度控制系统的槽式光热发电典型热工过程控制系统的设计方案。为了解决机组负荷和供能之间的耦合关系,提出了光热供能跟随汽轮机、汽轮机跟随光热供能、以光热供能跟随为基础的协调控制以及以汽轮机跟随为基础的协调控制等4种负荷-供能控制方案;为了降低蒸汽发生器水位系统中"虚假水位"现象对控制性能的影响,提出了蒸汽发生器三冲量串级汽包水位控制方案;为了补偿过热汽温大惯性、大时延的特性,提出了过热蒸汽温度内外环控制方案。该研究可以为槽式光热发电控制系统设计提供参考。     

超临界CFB机组储水罐水位控制优化

以山西某电厂350 MW超临界CFB机组为研究对象,对其储水罐水位控制系统进行了研究和优化。针对储水罐内部水位波动幅度大的缺陷,设计了前馈串级复合控制系统对原有储水罐水位控制系统进行了改进,并进行扰动仿真实验。仿真结果表明,在遇到扰动时改进后的控制系统相比原有控制系统超调量降至3.2%,调节时间降至12 min,表现出很强的抗扰能力。     

超临界机组燃烧系统的自抗扰控制

主要研究新型实用非线田灌溉自抗扰控制技术(ADRC)在火电厂燃烧控制系统中的应用.针对火电厂燃烧控制系统的大滞后、大惯性以及动态特性随工况变化的不确定性等特点.提出了自抗扰燃料量控制方案.采用600 MW超临界燃煤机组的燃烧控制系统为被控对象,在电厂热工过程控制实时仿真平台STAR-90上建立模块化的控制器.分别进行了降负荷、加10%扰动和RB试验.试验结果表明,用ADRC技术建立的燃料量控制系统与PID控制系统相比.ADRC控制系统具有更好的控制品质和抗干扰性.     

基于改进型GA优化FNNC的SG水位控制系统仿真研究

蒸汽发生器水位直接影响到整个核电站的安全及稳定运行,但蒸汽发生器本身由于所具有的高度复杂性、非线性性、时变性等特性,导致传统的串级PID控制等方法难以取得好的控制效果.本研究在串级控制的基础上,采用模糊神经网络来对蒸汽发生器水位进行控制,该控制算法能够充分发挥模糊控制及神经网络的优点.另外,为了减小模糊神经网络参数初值的选择对控制器的性能影响,将一种改进型遗传算法用于模糊神经网络控制器的参数优化.仿真结果表明,设计的控制方法无论是抗干扰能力还是在鲁棒性方面与传统的串级PID控制及常规的模糊神经网络控制相比较都有了很大的提高.     

基于线性自抗扰光伏逆变器的并网电流控制研究

针对光伏并网逆变器存在内部不确定性和外部扰动的问题,文章提出了线性自抗扰控制器对并网电流进行跟踪控制。首先,基于全桥光伏逆变器的并网拓扑建立了二阶线性自抗扰控制模型,并对其控制参数进行分析、整定。然后,利用二阶线性自抗扰控制器提高系统的鲁棒性。最后在Matlab/Simulink搭建模型,仿真结果表明:控制策略能对并网电流快速跟踪,并有效抑制扰动。     

风电叶片双作动器疲劳加载同步激振算法研究

针对双作动器驱动的风电叶片疲劳加载系统中两作动器同步控制问题,提出一种基于自抗扰控制算法的交差耦合同步控制策略;根据双作动器同步系统中同步误差与跟踪误差的控制要求,建立交叉耦合控制系统模型;进一步从安排过渡过程、跟踪估计系统状态和扰动、误差反馈及扰动补偿方面出发,利用最优控制综合函数设计一套自抗扰控制器;最后搭建一套风电叶片双作动器疲劳加载试验系统。试验结果表明,基于自抗扰控制算法的交叉耦合控制策略应用于双作动器疲劳加载系统能较好地保证作动器的速度同步性和位移同步性,受风载影响较小,系统鲁棒性强。     

电站甩负荷情况下动力系统的协调控制策略研究

针对电站甩负荷时,主蒸汽压力易产生超压,且传统PID控制器无法快速有效地控制主蒸汽压力的问题,设计了燃烧系统和主机回汽协调控制策略以及小脑神经网络(Cerebellar Model Articulation Controller,CMAC)与PID并行的控制器,并在Simulink平台上进行了电站甩30%和100%负荷时系统动态特性仿真。结果表明:所设计的控制策略和控制器能够使主蒸汽压力控制系统较快地对电站的大负荷扰动作出响应,取得较好的控制效果,保障动力系统的稳定。     

Power decoupling control of DFIG rotor-side PWM converter based on auto-disturbance rejection control

In this paper, double PWM converter AC excitation system of the variable speed constant frequency doubly fed induction generator (DFIG) for wind power generation is taken as the research object. At present, most vector control systems of rotor-side PWM converter adopt feedforward compensation to realize the purpose of power decoupling control. The decoupling effect is greatly affected by the power changes. A power decoupling control strategy based on auto-disturbance rejection control (ADRC) is proposed. The decoupling control between active power and reactive power is realized by observing the coupling term and the total disturbance of the d-axis and q-axis components of the stator current and the stator voltage with the extended state observer and compensating. Simulation analysis and experimental test show that, on the basis of vector transformation, the rotor-side PWM converter power decoupling control based on ADRC has a small overshoot and fast dynamic response when tracking the change of wind turbine input power, which can achieve the decoupling control between active power and reactive power well. The system has strong robustness and adaptability.     

计及变流器影响的直驱式永磁同步发电机二阶自抗扰控制

研究基于新型自抗扰技术的直驱式永磁同步发电机电气控制系统。考虑变流器对控制系统输出电压的影响,建立发电机组的数学模型,以此为基础设计二阶自抗扰控制器,对设计的扩张状态观测器和控制器的收敛性进行分析并给出控制参数配置方法。通过仿真对所提控制系统的可行性及控制性能进行定量分析,结果表明,该控制系统能够快速稳定的控制发电机组的运行过程,且相比传统的矢量控制及一阶自抗扰控制具有更好的动态性能及鲁棒性能。     

永磁直驱风力发电机自抗扰技术及其无位置传感器控制策略

针对永磁直驱风力发电机传统矢量控制动态性能差,抗扰动能力弱的问题,提出一种双环线性自抗扰控制系统。在此基础上针对传统滑模观测器抖振等因素造成的速度和位置角观测误差较大的问题,提出改进型自适应滑模观测器。结果表明所设计的速度和电流双环线性自抗扰控制策略能有效提高转速跟踪性能和电流波形质量;在滑模观测器的基础上结合自适应算法精确观测反电动势,借鉴锁相环原理代替反正切函数估算出转子转速和位置角,相比传统滑模观测器具有更高的估算精度。     

A new control strategy for a higher order proton exchange membrane fuel cell system

In this paper, a new cascade control strategy is proposed for a higher order Proton Exchange Membrane (PEM) Fuel Cell system for improving the performance on the basis of stack voltage. In the proposed strategy, stack voltage is considered as the primary objective and maintaining oxygen excess ratio value as a secondary aim, by manipulating the air compressor voltage. A higher-order PEMFC model is reduced to lower order integer and fractional models using varied model reduction techniques, which are then used to realize the primary as well as secondary controllers. Both integer and fractional order PID controllers are designed for the reduced order models and then implemented for the higher order system. The control performance is evaluated for disturbance rejection, system model mismatch and better controlled output for continuous random disturbance on the basis of Integral Absolute Error and controller effort. The outcome of the proposed control strategy is advantageous in terms of disturbance rejection, robustness, parameter uncertainty and reduction of plant-model mismatch.     

基于线性自抗扰和变分模态分解的混合储能控制策略

风力发电具有随机性和波动性的特点,可通过引入储能技术减少其直接并网对电力系统造成的影响,因此基于超导磁储能和蓄电池储能系统之间的互补关系,提出一种基于线性自抗扰和变分模态分解的混合储能控制策略。针对传统混合储能变流器多变量、非线性及强耦合的特点,在装置层建立了混合储能系统的数学模型,基于跟踪微分器、线性扩张状态观测器及线性误差反馈律三部分,设计了混合储能系统的交、直流侧线性自抗扰控制器;其次,为了更加合理地平抑风电功率波动,避免经验模态分解时出现的模态混叠问题,在系统层提出了变分模态分解的功率分配方法;最后通过仿真验证了方法的可行性。     

极端风况下双转子风力机降载复合控制策略

为降低双转子风力机在极端风况下的大波动载荷,基于双转子风力机气动与控制仿真系统,提出了基于独立变桨自抗扰控制器和偏航模糊控制器的降载复合控制策略,并分析了正常风况和极端风况下该策略的控制效果。结果表明：与传统PID独立变桨控制相比,在极端运行阵风和极端湍流模型下,独立变桨自抗扰控制方法使叶根挥舞弯矩标准差减小18%以上;与传统恒速偏航控制相比,在极端风向变化下,偏航模糊控制方法使偏航轴承滚动力矩标准差减小约27%。降载复合控制策略有效降低了极端风况下双转子风力机的大载荷,抑制了功率波动。     

某核电堆型蒸汽发生器排污系统设计改进

根据全范围事故分析结果,在发生蒸汽发生器传热管破裂(SGTR)事故中,为使发生故障的蒸汽发生器水位不会上升太快,需通过蒸汽发生器排污系统排污管线来控制故障蒸发器的水位和压力。通过对蒸汽发生器排污系统进行设计改进,提高系统的设计标准,将破损蒸汽发生器内漏液排向内置换料水箱,使破损蒸汽发生器降压,同时限制破损蒸汽发生器水位,防止破损蒸汽发生器满溢,满足蒸汽发生器排污系统在设计基准事故工况下承担安全功能的要求。改进后的蒸汽发生器排污系统满足国内三代核电技术的要求,为国内三代核电的安全性提供理论依据。