组态化预测控制及其在脱硫pH值控制中的仿真研究

为进一步提高火电机组脱硫系统的控制品质,用广义预测控制器替代传统脱硫pH值串级控制主调比例微分积分(PID)控制器,并通过算法简化与函数拟合提出了一种组态化预测控制方法,基于该算法通过集散控制系统(DCS)组态设计脱硫pH值控制系统。结果表明:组态化预测控制对pH值的控制在调节时间、超调量及动态偏差等方面均优于传统串级PID控制,可显著提高pH值的调节精度同时降低调节时间;与常规广义预测控制相比,组态化预测控制的控制性能基本相同。     

基于反馈线性化的无刷双馈电机模型预测控制策略

提出一种无刷双馈电机(BDFM)基于反馈线性化的模型预测控制策略。基于BDFM状态空间方程,在控制电机磁场定向同步坐标系下,采用输入输出反馈线性化将BDFM转化为线性系统并证明系统稳定性,以此为基础计算系统预测值,根据BDFM离散预测模型,设计模型预测控制器,实现电磁转矩和控制侧电机磁链的独立控制。仿真试验结果证明该控制器具有优良的控制性能,能够实现平滑控制和系统解耦。     

考虑非线性不确定因素的风电机组多目标优化控制

针对功率和载荷两个优化目标设计基于卡尔曼滤波器的线性二次型高斯最优控制器。该控制器将系统的非线性因素和不确定性因素归结为系统噪声,通过卡尔曼滤波器进行实时估计,根据估计的系统状态计算控制器的动态最优增益,以适应系统工作点的变化,增强控制器的鲁棒性。以3 WM双馈风电机组为研究对象的仿真分析结果表明,与传统PID控制器相比,本文设计的控制器不仅保证了最大风能捕获,抑制了风电机组的功率波动,同时还明显减小了齿轮箱的转矩波动,从而提高了机组输出电能的质量、降低了齿轮箱等关键部件的载荷。     

基于改进型多模型预测控制的喷氨优化算法及其应用

由于大时滞、非线性的控制难点,典型火电机组选择催化还原(Selective Catalytic Reduction,SCR)脱硝系统的控制效果难以保障。作为一种先进控制算法,与PID控制相比模型预测控制对大时延、大惯性的被控对象有着较好的控制效果,因此在脱硝控制系统优化中多有应用。然而SCR被控对象的非线性以及未知的外部干扰仍然会影响乃至恶化模型预测控制效果,因此提出了一种改进型多模型预测控制算法。该算法具有多个模型预测控制器以适应被控对象的非线性,通过设置闭锁条件以改善模型失配时的控制效果恶化,构建了动态前馈以加速调节并克服外部干扰。最终在此基础上开发了一套火电机组SCR喷氨优化装置并在某310 MW亚临界机组上实现应用,应用结果证明了该算法的有效性和优越性。     

黑启动火电机组后储能型风电场的调控策略研究CSCD

利用储能型风电场作为黑启动电源带动局域电网内的火电机组启动后,将其与火电机组组成风储火系统并列运行,对提高电网的恢复速度具有重要作用。为形成风储火系统并使其在局域电网后续恢复过程中能够保持稳定,提出了一种在启动火电机组后储能型风电场的控制策略:在电池储能系统控制单元中采用基于控制器状态跟随的平滑切换控制方法,并通过对其控制策略的切换点进行调整,以使电池储能系统能够在火电机组与储能型风电场并列运行瞬间实现由V/f控制到P/Q控制的无缝切换;在电池储能系统控制单元中建立附加惯性控制器和附加频率下垂控制器以提高风储火系统的频率稳定性,在双馈风电机组控制单元中建立附加电压下垂控制器以提高风储火系统的电压稳定性。仿真结果表明:利用所提调控策略能够在火电机组与储能型风电场并列运行瞬间,使电池储能系统的控制策略进行平滑切换,并能使风储火系统在恢复局域电网内其它机组或负荷时保持稳定。     

循环流化床锅炉燃烧系统的控制研究

针对CFBB(循环流化床锅炉)燃烧系统分别选择了分散、集中多变量及部分分散3种控制方案。首先基于模型预测控制的PID方法,在分析分散控制结构的基础上设计了分散控制器,并与集中多变量控制器进行比较。结果表明CFBB燃烧系统具有较强耦合性,分散控制不能取得较好的效果。为了克服集中控制器结构复杂,参数不宜整定的问题,采用部分分散控制结构对该系统进行调整。在采用Gramian方法对模型进行部分分散控制分析基础上,对可选的两种部分分散控制结构进行了控制器设计,并与集中多变量控制进行了比较。结果表明:部分分散控制方法能够取得比分散控制更好的性能,可以达到与集中多变量控制相近的控制性能,而且结构更简单,便于工程实践,具有较好的应用价值。     

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.     

基于神经网络模型的锅炉主蒸汽温度预测控制

为解决传统控制方法在火力发电机组蒸汽温度控制过程中存在的强非线性、大迟延的难题,提出了一种基于长短期记忆(LSTM)神经网络在线估计和粒子群(PSO)滚动优化的预测控制算法。该方法将常规串级控制系统的主回路控制器用预测控制器替代,采用LSTM神经网络建立主蒸汽温度控制系统的过程模型,通过多步预测实现了对复杂非线性系统模型的精确预测。利用PSO算法在线求解主蒸汽温度控制系统的最优预测控制律,避免了传统递推方法无法直接求解非线性优化问题。仿真结果表明：与传统主蒸汽温度串级控制策略相比,该控制算法明显改善了控制系统的快速性,抗扰能力较强,对主蒸汽温度这类具有非线性及模型不精确的被控对象有一定的参考价值。     

基于距离度量的火电机组协调系统软切换预测控制

为进一步提高火电机组在自动发电控制(automatic generation control, AGC)模式下的负荷调节质量,同时保证机组本身运行的稳定性,设计了基于多模型预测控制的协调控制策略。针对传统多模型预测控制存在的子模型优选和多模型预测控制算法计算量大的问题,利用距离度量理论指导子模型集构建,建立被控对象在不同工况处的离线加权规则表,通过性能指标函数的加权融合实现各子控制器间的软切换,降低多模型预测控制算法计算负荷。工程应用表明:所提算法可显著提高机组负荷调节性能及机组运行稳定性。     

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.     

互联系统分散变结构控制原理及其在互联电力系统频率控制中的应用

本文对互联系统的分散变结构控制进行了研究;给出了有关分散变结构控制开关超平面(switching hyperplane)以及开关超平面上滑模(sliding mode on the switching hyperplane)存在的两定理和结论;并给出了求有关参量的途径。用本文提出的理论对互联电力系统的频率控制进行了仿真研究。仿真结果证实了本文原理的有效性。     

Autonomous WPP/HPP power system operating modes study

Today, there are centralized and decentralized energy supply areas world-wide. Centralized energy supply is provided by united energy grids which cover most habitable areas; they incorporate several types of power sources with centralized control system. Decentralized energy supply areas cover territories disconnected from power grid, and they incorporate only one type of power source.Autonomous diesel power plants (DPP) are nowadays used mainly to power decentralized consumers and consumer groups. DPP basic disadvantages are power production high cost, diesel fuel nonregenerability, greenhouse gas emission and environmental pollution. The possibility of power supply by autonomous power systems combining wind power plants (WPP) and hydro power plants (HPP) as alternative to diesel generation due to hydraulic energy storage advantages has been considered.Autonomous WPP/HPP power system is a combination of WPP, HPP with water-storage reservoir, automatic control system and switchgear, combined by power, infrastructural and data connections. Hydrogen energy storage is considered to be the second energy storage.HPP water-storage reservoir parametrization procedure considering operating specificity of HPP and WPP as a part of power system with hydraulic and hydrogen energy storage has been suggested. Mathematical models for operating modes of WPP, HPP and storage reservoir have been developed, which consider resources, technical and technological features of their performance in decentralized power supply system. Technique for determining storage reservoir backup volume with allowance for wind conditions parameters, WPP features and storage reservoir configuration have been suggested. Method of day-ahead WPP power calculation in solving problem of operational planning of power system operating modes has been suggested. Simulation of WPP/HPP power system operating modes with seasonal-storage reservoir and hydrogen energy storage have been carried out.The suggested techniques could be used for solving design problems to substantiate decentralized power supply system parameters in remote and isolated areas, as well as for evaluating energy efficiency of replacing the existent decentralized power supply systems on the basis of DPP using imported diesel fuel by environmentally safe systems on the basis of local energy resource – wind energy and hydraulic energy. The suggested techniques are also focused on solving problem of power system operating modes for operational planning.     

液压型风力发电机组调速系统的DMC预测控制方法研究

以液压型风力发电机组调速系统为研究对象,针对变量马达的恒转速控制问题,结合动态矩阵控制(DMC)原理,提出一种基于DMC的液压型风力发电机组调速系统预测控制方法,并通过Simulink-AMESim联合仿真技术分析预测步长与控制步长对转速控制的影响规律。研究结果表明,与经典PID控制方法相比,基于DMC的预测控制方法提升了液压型风力发电机组调速系统的控制性能,可为后续工程实际应用提供理论指导。     

输入加权移步预测控制器在水轮机控制中的仿真

通过对输入信号的加权及对前向移动预测的输出信号进行约束，获得了一种超调小，过渡过程快的预测控制器。在水轮机调速控制中的仿真研究验证了该方法的有效性。     

分散自校正鲁棒控制研究及其应用

本文研究了互联系统的分散自校正鲁棒控制;在互联项和参数扰动有限的情况下给出了自适应算法以及收敛性和系统的稳定性定理,将该控制方案在有水和电联系的两台水轮机调节中应用,仿真结果证实了该控制方案的有效性。     

液压电梯液压控制回路及液压控制阀的设计改进

节能是当今世界各种技术发展的趋势，本文针对液压电梯液压系统能耗严重的缺点详细比较了几种液压控制回路的特点，并针对某液压电梯液压控制阀的设计提出了改进方案。结果表明采用改进方案后总压力损失不到原方案的二分之一：闭式回路中的能量损失大为减小，减轻了闭式回路系统的发热。为液压电梯节能技术研究提供了启示。     

水轮机调整器并联型液压控制系统

在详细分析水轮机调速器流压控制系统的结构和工况的基础上,提出了一种新型的水轮机调速器液压控制系统,水轮机调速器并联型液压控制系统。它由1个可连续调节流量的小流量阀和1个开关型的大流量阀构成的并联系统完成自动调节控制。对它的控制策略及稳定性进行了分析,并对比例阀和方向阀并联系统进行了讨论。     

一种鲁棒自适应水轮机调速器

本文提出了一种鲁棒性较强的自适应调速器,它是将模型参考自适应方法和Robust控制方法相结合,同时只将对象的输入和输出信息用于水轮机调节,使得整个系统的适应能力,稳定性及动态品质都有所提高。数值仿真表明,用该方案设计出的调速器具有较强的鲁棒性。     

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     

基于自律分散控制的多区域虚拟电厂优化调度策略

鉴于分布式能源的日益增长给电力系统的安全稳定运行带来了一定的挑战,即基于自律分散控制研究了多区域虚拟电厂的优化调度问题。基于自律分散控制系统及一致性算法的基本概念搭建多区域虚拟电厂的结构模型,并建立多区域虚拟电厂自律分散控制策略;在此基础上,以最大化虚拟电厂自身收益为目标建立日前优化调度模型,并采用功率调节成本作为一致性变量建立多区域虚拟电厂日内优化调度模型;最后,通过算例验证了模型及策略的有效性。