模糊多模型控制及其对500MW单元机组协调控制系统的仿真研究

为解决火电单元机组协调控制系统的动态非线性和耦合特性，设计了基于T—S模糊模型和动态解耦PID控制器的模糊多模型协调控制系统。首先针对一个500MW单元机组的仿真模型，绘出了其相对非线性测度曲线，并据此得出了单元机组在典型工作点的5个线性化模型；然后对每个线性化模型分别设计了动态解耦PID控制器，并用T—S模糊模型合成出协调控制系统的全局控制器；最后使用Lyapunov稳定性定理及其推论对此协调控制系统的全局稳定性进行了证明。仿真研究证明了控制算法设计的有效性。     

基于模糊多模型330MW单元机组协调控制系统

针对330MW单元机组的仿真模型,绘出了其相对非线性测度曲线,并据此得出了单元机组在多个典型工作点的线性化模型;然后对线性化模型设计动态解耦控制器,并用T-S模糊模型合成出协调控制系统的全局控制器;最后对此协调控制系统的全局稳定性进行了证明。仿真研究证明了控制算法设计的有效性。     

基于模糊和解耦的超临界机组协调控制研究

在超临界参数下,针对机组协调控制系统具有多变量、强耦合、非线性等特点,提出一种基于前馈补偿解耦和模糊自整定PID控制相结合的控制策略。首先对超临界机组协调控制系统被控对象的系统结构、动态特性以及建立简化数学模型等进行分析。然后根据机组特性和前馈补偿解耦理论,对被控对象进行动态解耦,消除各支路通道间的耦合作用。针对解耦补偿后的被控对象,采用模糊控制算法设计了模糊自整定PID控制器。最后在600 MW超临界协调控制系统的线性模型基础上,利用MATLAB对其进行了仿真实验。结果表明该控制方案具有较好的解耦效果,并且与传统PID控制器相比较,超调量减小,调节速度变快,具有更好的控制品质。     

基于T—S模型的单元机组协调控制器的设计

针对火电厂机炉协调控制对象的多变量、时变和非线性特性,设计了基于T-S模糊的多模型协调控制系统。该方法首先把非线性系统在各选定工况点的线性化模型进行静态解耦,然后对锅炉和汽机分别设计PID和模糊PID控制器,最后设计了以PID和模糊PID控制器为局部模型控制器的模糊多模型协调控制系统。仿真结果表明,控制系统不仅具有满意的控制性能,而且可以克服协调控制对象的时变性和随机干扰,具有很强的鲁棒性和抗干扰性能,大大改善了控制品质。     

华北电力大学科技成果简介

300 MW燃煤机组非线性动态模型与非线性控制软件包:本项目针对300 MW燃煤机组,研究了建模的理论方法,建立了一套表征机炉局部子系统和设备的动态模型;采用机理分析与实际数据修正相结合的方法建立了300MW燃煤机组的整体动态模型和用于协调控制系统设计的机炉简化模型;建立了用于机组动态特性分析和控制系统研究的专用仿真系统。该系统可方便地与DCS互连,为研究单元机组控制系统提供了先进的手段;针对火电机组的非线性特征,研究了鲁棒控制、模糊多模型控制等单元机组协调控制策略,采用模糊多模型自适应控制方法,建立了不同工作点的多个线性化模型,分别设计了多变量内模控制器。     

单元机组协调控制的解耦内模控制

协调控制系统的性能直接影响单元机组运行的安全性和经济性。为了克服能量供需之间关联耦合作用对协调系统控制品质的影响,本文将对象解耦内模控制应用于协调控制系统,设计出内模协调控制器。本文分析了解耦内模控制器的设计过程,并在模型失配的情况下进行了仿真研究,仿真结果表明,所设计的解耦内模控制器有较好的解耦效果,同时对模型失配有较好的适应性。     

300MW燃煤机组非线性动态模型与非线性控制软件包

本项目针对300MW燃煤机组,研究了建模的理论方法,建立了一套表征机炉局部子系统和设备的动态模型;采用机理分析与实际数据修正相结合的方法建立了300MW燃煤机组的整体动态模型和用于协调控制系统设计的机炉简化模型;建立了用于机组动态特性分析和控制系统研究的专用仿真系统。该系统可方便地与DCS互连,为研究单元机组控制系统提供了先进的手段;针对火电机组的非线性特征,研究了鲁棒控制、模糊多模型控制等单元机组协调控制策略;采用模糊多模型自适应控制方法,建立了不同工作点的多个线性化模型,分别设计了多变量内模控制器。     

300MW燃煤机组非线性动态模型与非线性控制软件包

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300 MW燃煤机组非线性动态模型与非线性控制软件包

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300MW燃煤机组非线性动态模型与非线性控制软件包

本项目针对300 MW燃煤机组,研究了建模的理论方法,建立了一套表征机炉局部子系统和设备的动态模型;采用机理分析与实际数据修正相结合的方法建立了300 MW燃煤机组的整体动态模型和用于协调控制系统设计的机炉简化模型;建立了用于机组动态特性分析和控制系统研究的专用仿真系统。该系统可方便地与DCS互连,为研究单元机组控制系统提供了先进的手段;针对火电机组的非线性特征,研究了鲁棒控制、模糊多模型控制等单元机组协调控制策略;采用模糊多模型自适应控制方法,建立了不同工作点的多个线性化模型,分别设计了多变量内模控制器。     

基于类前馈补偿的模糊PID控制在超超临界单元机组协调控制系统的应用

为了研究超超临界参数下,机组协调控制系统的控制策略。首先对超超临界机组直流锅炉条件下的协调控制系统被控对象的动态特性、影响因素等进行分析。然后根据补偿理论和模糊控制的思想,针对强耦合的多变量协调控制系统,提出了基于类前馈补偿的模糊PID控制算法,其中补偿作用采取类前馈解耦的方法实现。最后,在1 000MW机组协调控制系统线性模型的基础上,进行了MATLAB仿真。结果表明提出的控制算法具有较好的解耦补偿效果,与常规PID控制器相比较,超调量更小,调节时间更短,调节速度更快,具有更好的控制性能。     

基于模型关联性的动态解耦算法及其在协调控制中的应用

大型火电机组协调控制系统具有多变量、非线性、强耦合的特性,目前协调控制存在的问题是燃烧的滞后性影响了负荷响应速度,对象的耦合性影响了负荷和压力的动态品质。针对上述问题,设计了一种新颖的动态解耦算法,采用超前预测控制量来克服燃烧的滞后性。根据模型关联性设计的动态解耦算法成功解决了负荷和压力之间的相互影响,保证了机组的动态和稳态品质,仿真和实际应用证明了该算法的有效性。     

激励式仿真系统一机多模功能的设计与实现

一机多模功能是提高仿真培训系统利用率的有效方法之一,能大大提高火电机组仿真培训的效率,已经成为火电机组仿真系统设计过程中的必备功能之一。在分析了国内火电机组一机多模仿真系统的基础上,以火电机组激励式仿真系统为对象,阐述了不同体系结构下一机多模功能需求的异同。以自主研发的基于虚拟DCS（分散控制系统）的激励式火电机组仿真支撑系统为依托,构建实时数据库进行多模型数据管理、多仿真任务调度和模型控制等子功能的设计,并在Windows平台中实现了一机多模功能,最后给出了一机三模的仿真系统实例。     

直流炉机组简化非线性模型及仿真应用

通过合理简化和机制分析,建立适用于直流炉机组协调控制系统控制器设计的简化非线性数学模型。建模时考虑制粉环节、减温水环节和回热加热对过程输出的影响。该模型以燃料量指令、总给水流量、汽轮机阀门开度为输入,以汽轮机功率、主蒸汽压力和汽水分离器出口焓为输出。结合某1 000 MW超超临界机组运行数据辨识得到了在50%负荷到100%负荷范围内工作的机组模型参数。对模型进行了开环阶跃扰动实验和现场运行数据对比实验。仿真结果表明,模型开环动态特性与实际机组开环特性在本质上一致,且具有一定精度,可以用来设计协调控制系统控制器。     

Realization of UPQC H∞ coordinated control in Microgrid

Aiming at the complicated power quality problems with the coexistence of voltage quality and current quality in Microgrid, a comprehensive regulation technology of power quality is urgently needed, which makes unified power quality conditioner (UPQC) have widespread application fields. As a multiple power quality conditioner, UPQC gathers the functions of voltage quality compensator, current quality compensator and energy storage device in the integrated manner, meeting the needs of comprehensive power quality control for the Microgrid. In this paper, the advanced H_∞ control theory is adopted for further development on the UPQC generalized controlled system, and the Riccati solution method of the H_∞ controller is presented. Through analyzing the coupling effect between UPQC series unit and shunt unit, a design method of UPQC coordinated controller based on H_∞ control theory is proposed. The simulation and experimental results show that the proposed method can realize UPQC series unit voltage tracking compensation and shunt unit current tracking compensation simultaneously without steady-state phase shift and amplitude degradation. Moreover, the proposed method radically eliminates the coupling effect between UPQC series unit and shunt unit, and realizes the multiple power quality coordinated control functions of UPQC.     

Immersion and Invariance-based Non-linear Coordinated Control for Generator Excitation and Static Synchronous Compensator of Power Systems

In this article, a non-linear coordinated control of generator excitation and a static synchronous compensator is proposed to enhance the transient stability of an electrical power system. The coordinated controller proposed is designed via immersion and invariance methodology. In particular, a non-linear model of the power system and immersion and invariance design method are used to achieve not only power angle stability but also frequency and voltage regulations following a large disturbance (a symmetrical three-phase short-circuit fault) on one transmission line or a small perturbation to mechanical power input to synchronous generators in the system. The controller design is validated using a simulation study on a single-machine infinite bus. Simulation results show that the proposed controller can not only keep the system transiently stable but also simultaneously achieve power angle stability and frequency and voltage regulation.     

三容水箱的模糊自整定PID控制

针对常规PID对非线性、时延对象控制参数难以整定的问题,根据偏差和偏差变化率来实时调整PID参数,设计了基于模糊控制原理的PID参数自整定控制器。仿真结果表明,模糊自整定PID控制器比常规PID控制器有更好的控制效果,大大改善了系统的动态和静态性能。