基于动态矩阵控制的再热汽温控制系统

预测控制具有良好的动态响应和跟踪性能,但抗干扰性和鲁棒性差.针对火电厂再热器出口温度的大惯性、大延迟的特点,提出了一种改进的动态矩阵控制(DMC)算法,并采用串级控制结构,即内回路采用PID控制快速消除给水流量的扰动,外回路采用带前馈补偿的DMC控制克服蒸汽流量的扰动.将DMC算法和串级控制相结合,充分发挥了PID抗干扰性和DMC对惯性、延迟适应能力强的优点.仿真结果表明,该方案对再热汽温控制系统具有较强的鲁棒性及良好的抗扰动性能,提高了系统的动、静态性能指标,DMC-PID串级控制系统总体性能优于PID-PID串级控制系统.     

汽包水位串级三冲量非线性PID控制系统

针对锅炉汽包水位控制系统的特点,提出了基于非线性PID控制器(NLPID)的汽包水位三冲量串级控制方案.在串级控制中,内回路采用P控制以快速消除给水扰动,外回路采用非线性PID控制以保证汽包水位稳定在给定值,并有效克服蒸汽流量的扰动.该控制策略结构和算法简单,通过仿真结果验证,相对于常规串级PI-P控制方案,该控制方案具有良好控制品质和较强的鲁棒性,可有效克服蒸汽流量扰动和给水流量扰动,且在对象参数变化较大时仍能获得稳定的调节品质.     

DMC-PID算法在大时延系统中的应用

针对温室环境测控系统中的非线性、慢时变、大时延和多变量耦合等特性,设计了DMC-PID串级控制系统。该系统将串级控制结构与预测控制算法相结合,内回路采用常规比例调节器,外回路采用动态矩阵控制器(DMC)。既保持了预测控制的强鲁棒性和跟踪性能,又具有足够的抗干扰性。仿真结果表明,所设计的系统在控制品质、鲁棒性方面明显优于常规PID控制系统。     

PFC-PID串级控制在主汽温控制系统中的应用研究

针对火电厂主汽温控制系统大惯性，大迟延，慢时变以及扰动因素较多，常规串级PID控制难以取得满意的调节效果的特点，该文介绍并分析了预测函数控制（PFC）的基本原理和特点，给出了一阶加纯滞后系统的预测函数控制的具体算法，并将PFC和PID控制相结合，提出了PFC－PID串级主汽温控制策略，系统的内回路采用PID控制，内回路和主调节区对象构成PFC的广义被控对象，对广义被控对象进行拟合简化得到一阶加纯滞后对象，作为PFC的预测模型，算法简单；预测模型失配时，系统仍具有良好的控制品质，易于工程实现，具有较高实际应用价值，大量的仿真实验表明，采用PFC－PID串级控制策略的主汽温控制系统的动态品质明显优于采用PID串级控制策略的系统，具有较强的鲁棒性和抗干扰能力。     

基于自抗扰串级控制的蒸汽发生器水位多模型控制方法

提出了基于自抗扰串级控制的蒸汽发生器水位多模型控制方法,其内回路采用比例控制,以快速消除给水扰动,而外回路采用二阶自抗扰控制,利用扩张状态观测器对系统的内扰和外扰实时估计,采用前馈方式给予补偿,并通过非线性反馈控制改善控制系统的快速性和稳定性。原串级控制结构不变,但外回路采用多模型自抗扰控制,从而实现全工况运行的自适应控制。仿真结果表明所提控制方法能实现大范围内平滑、快速、精确控制,其系统的鲁棒性和抗干扰能力优于常规串级PID控制方法。     

基于改进型动态矩阵预测的主蒸汽温度串级控制策略研究

在常规PID主蒸汽温度串级控制系统的主控制回路中加入动态矩阵预测(DMC)控制器构成DMC-PID主蒸汽温度串级控制系统,以实现在非精确数学模型下对具有大延迟主蒸汽温度控制对象进行长时域的预测输出。根据系统的阶跃响应建立了系统的DMC模型,设置了优化函数和预测参考轨迹,并提出了对模型动态矩阵进行实时更新和大延迟校正的改进方法,从而改善了预测控制的动态性能。以某660MW机组为例,对DMC-PID主蒸汽温度串级控制系统进行仿真试验,结果表明DMC-PID主蒸汽温度串级控制系统较常规PID主蒸汽温度串级控制系统具有更好的稳定性和快速响应性,且抗干扰能力强。     

基于改进型动态矩阵预测的主蒸汽温度串级控制策略研究

在常规PID主蒸汽温度串级控制系统的主控制回路中加入动.态矩阵预测(DMC)拄制器构成DMC-PID主蒸汽温度串级控制系统,以实现在非精确数学模型下对具有大延迟主蒸汽温度控制对象进行长时域的预测输出.根据系统的阶跃响应建立了系统的DMC模型,设置了优化函数和预测参考轨迹,并提出了对模型动态矩阵进行实时更新和大延迟校正的改进方法,从而改善了预测控制的动态性能.以某660 MW机组为例,对DMC-PID主蒸汽温度串级控制系统进行仿真试验,结果表明DMC-PID主蒸汽温度串级控制系统较常规PID主蒸汽温度串级控制系统具有更好的稳定性和快速响应性,且抗干扰能力强.     

基于IMC的锅炉汽包水位控制系统仿真研究

分析了锅炉汽包水位变化的特点和内模控制(IMC)的特点,提出了基于IMC的汽包水位三冲量串级控制系统。该控制系统将蒸汽流量作为前馈信号,内环采用PID控制器,以克服给水流量、给水压力对汽包水位控制的干扰;外环采用IMC控制器,以克服蒸汽流量的干扰,并维持汽包水位恒定。将基于IMC汽包水位控制系统仿真结果与PID-PID汽包水位控制系统进行了对比,结果表明基于IMC汽包水位控制策略较PID-PID汽包水位控制策略响应更快速,稳态性能更好,具有良好的鲁棒性和抗干扰能力,同时验证了基于IMC的汽包水位三冲量串级控制系统的有效性。     

基于IMC的锅炉汽包水位控制系统仿真研究

分析了锅炉汽包水位变化的特点和内模控制(IMC)的特点,提出了基于IMC的汽包水位三冲量串级控制系统.该控制系统将蒸汽流量作为前馈信号,内环采用PID控制器,以克服给水流量、给水压力对汽包水位控制的干扰;外环采用IMC控制器,以克服蒸汽流量的干扰,并维持汽包水位恒定.将基于IMC汽包水位控制系统仿真结果与PID-PID汽包水位控制系统进行了对比,结果表明基于IMC汽包水位控制策略较PID-PID汽包水位控制策略响应更快速,稳态性能更好,具有良好的鲁棒性和抗干扰能力,同时验证了基于IMC的汽包水位三冲量串级控制系统的有效性.     

自抗扰控制在火电厂主蒸汽温度控制中的应用

大型火电厂锅炉主蒸汽温度控制系统,是提高电厂经济效益、保证机组安全运行不可缺少的环节.针对火电厂主蒸汽温度控制系统的大时滞、大惯性以及动态特性随工况变化的不确定性等特点,设计了自抗扰控制器(ADRC)主汽温控制方案.该方案采用导前温度信号作为辅助反馈信号,构成ADRC-PI串级回路控制系统.仿真结果表明:相对于常规的PID-PI串级控制系统,ADRC-PI串级控制系统具有更好的调节品质和更强的抗干扰性.     

永磁同步电机速度预测电流解耦控制

在高性能永磁同步电机(PMSM)控制系统中,要求有好的动、静态性能。但是传统的永磁同步电机矢量控制系统速度和电流环采用PI调节器,参数鲁棒性差,在调速范围要求很宽的情况下,无法同时满足响应速度快和稳态精度高的要求。为了获得好的动、静态性能,引入预测控制到速度控制外环,而电流内环采用在传统PI控制基础上增加电压前馈补偿的电流解耦控制。搭建了实验平台,进行了实验研究,验证了设计的控制系统具有动态响应快、静态误差小、受负载扰动影响小的特点。     

电站锅炉磨煤机负荷控制方法的改进

针对燃煤量在线测量误差大、变负荷时制粉过程滞后等缺点,提出了电站锅炉磨煤机负荷的改进控制策略:在本逻辑中增加了磨煤机的差压校正控制回路,当机组负荷变化时,可以快速改变进入炉膛的煤粉量;当机组负荷不变时,能够及时克服给煤量的扰动。同时,并行地送至单台磨煤机的给煤机控制回路,执行工作负荷的闭环调节。通过超临界600 MW机组降负荷变动的试验,验证了该策略不仅可以提高直吹式系统锅炉磨煤机的负荷响应能力,而且可以在单独改变给煤量时能快速调节煤粉量。     

Two‐loop power‐flow control of grid‐connected microgrid based on equivalent‐input‐disturbance approach

This study employed the equivalent‐input‐disturbance (EID) approach to devise a two‐loop power‐flow control system that controls the output current of an inverter so as to regulate the flow of active and reactive power between a distributed generation unit and a utility grid. It actively eliminates disturbances that degrade the power quality of a microgrid. The pq theory and an all‐pass filter are employed to generate an instantaneous reference current for the control system based on the prescribed active and reactive power of a utility grid terminal. The inner loop consists of a disturbance compensator and a state observer. The disturbance compensator uses information acquired from the state observer to estimate disturbances, such as drops and harmonics in the grid voltage, and compensates for them by incorporating the equivalent input disturbance into the control law. The outer loop consists of a resonance‐based internal model and a state‐feedback controller, which enables the output current of inverter to track the instantaneous reference current. The small‐gain theorem ensures the stability of the system. The system improves the power quality and guarantees that the flow of active and reactive power from the grid and inverter has low harmonic distortion. Simulations demonstrated the effectiveness of the system. © 2014 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

Centralized optimal position control for active magnetic bearings: comparison with decentralized control

This paper discusses a closed-loop centralized control for a multi-input multi-output active magnetic bearing system. A genetic algorithm for design and a credible comparison of different controller structures are proposed. The evaluation of the design trade-offs of linear-quadratic and loop transfer recovery controllers are studied. The model-based controllers are compared with the classical PID controller and the cascaded PI/PD controller. The properties of the tested control configurations are examined using maximum singular values of the output sensitivity function of the closed-loop system and the tolerated disturbance at the input of the plant. Furthermore, indices such as measured peak output sensitivity, singular values of the uncertain control system, responses to the step reference position, step disturbance, and impulse force disturbance are examined. A good agreement between the simulation and the experimental results from the test-rig is shown.     

基于下垂控制结构的微电网机组控制设计

针对取较大下垂系数难以保证功率分配外环稳定性问题,在有功下垂控制环节增设前馈来改善系统稳定性,并建立微电网小扰动模型,验证了前馈能明显改善系统小扰动稳定,从而功率分配外环可取较大下垂系数,降低了微电网机组对配电网频率和电压幅值波动的敏感程度。电流和电压控制环节分别采用了比例谐振校正,在较小控制带宽下采用比例谐振校正也能取得较为满意的控制精度。介绍了并网同期方法,采用下垂控制结构的微电网机组共用一个同期环节,同步跟踪配电网电压相角。仿真结果验证了理论分析的正确性。     

基于鲁棒方差优化的电力系统频率控制研究

随着新能源发电大规模并网,随机负荷扰动给电力系统稳定优化运行提出了新的挑战。针对自动发电控制过程中存在的随机扰动和参数摄动的问题,提出了一种基于鲁棒方差约束的状态反馈控制器的参数优化方法。根据鲁棒方差控制(Robust Variance Control,RVC)中不等式约束条件,分析了闭环系统在抑制随机扰动和提高阶跃扰动响应动态性能之间的博弈关系。构造了融合稳态状态方差和控制能量输出约束的优化问题,利用线性矩阵不等式(Linear Matrix Inequality,LMI)获得了鲁棒方差控制器参数。在此基础上,对配置的区域极点圆心坐标值和正标量两个参数进行遗传优化,得到性能指标最优的控制策略。以两区域电力系统模型为例,表明该方法能够有效抑制随机扰动并保持良好的控制性能和鲁棒性能。     

一种非线性自抗扰控制的PMSM速度控制策略研究

针对永磁同步电机伺服系统中存在的抗负载扰动能力差和转速超调等问题,提出一种基于非线性自抗扰控制的新型PMSM速度控制策略。通过分析伺服系统的扰动机理,在速度环将传统的PI控制器替换为非线性自抗扰控制器。通过跟踪-微分器将给定转速平滑化,克服了响应快速性和超调之间的矛盾,提升系统响应能力;通过引入二阶扩张状态观测器,对外部扰动进行估计并补偿,提高系统的抗干扰能力;通过非线性状态误差反馈控制律,利用“小误差大增益,大误差小增益”的非线性控制,提高系统的控制精度。仿真结果表明,系统具有响应快、无超调、抗负载扰动能力强的特点,对负载变化、转速变化具有较强的鲁棒性,验证了该策略的有效性。     

逆变器数字多环控制技术研究

本文提出了一种逆变器数字多环控制技术,该方案在电流环和瞬时电压环之外附加了一个重复控制环。在实现输出电压解耦和扰动电流补偿后,根据无差拍原理设计的电流环和瞬时电压环控制器极大地改善了逆变器的动态性能,位于外层的重复控制器则提高了稳态精度。该方案在一台基于DSPTMS320F240控制系统的PWM逆变器上得到验证。