基于模糊自抗扰的锅炉主汽温控制策略研究

为提高火电主汽温控制系统在机组参与深度调峰过程中的控制品质,提升控制系统的自适应能力与鲁棒性,提出了模糊ADRC串级控制方案。在MATLAB仿真平台中搭建控制器进行仿真研究,并与传统的PID串级控制方案进行比较,最后用蒙特卡洛法验证控制系统的鲁棒性。仿真结果表明:模糊自抗扰控制器的快速响应能力优于PID控制器;在增加内扰的情况下,模糊ADRC的抗扰性较好;在随机工况的控制中,模糊ADRC表现出更好的自适应能力与鲁棒性。     

基于自抗扰控制的循环流化床锅炉床温系统的研究

床温是火电厂循环流化床锅炉燃烧控制系统中的一个重要参数。在分析循环流化床锅炉床层温度被控对象动态特性的基础上,提出一种二阶自抗扰控制床温系统的设计方法,并将仿真结果与PID控制方法的仿真结果进行了比较。研究表明:ADRC在超调量、调节时间上均优于常规PID方法;在各种工况以及增加外扰情况下,该自抗扰控制方案具有良好的鲁棒性和抗干扰能力,解决了该系统时变、大延迟的控制难点。     

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。     

优化自抗扰控制器在船舶主机上的应用与仿真研究

船舶主机速度控制系统具有典型的非线性和不确定性,并受到调速器执行能力的约束及风、浪、流等的干扰,使得主机速度控制器的设计非常困难。给出了带有船舶主机非线性数学模型,将自抗扰控制(ADRC)应用于船舶主机控制,并针对ADRC一些参数不易确定的问题,提出了一种优化目标函数,应用遗传算法对ADRC参数进行优化设计,从而设计出船舶主机优化ADRC控制器。仿真结果表明:该控制器对于船舶主机的非线性、参数不确定性、环境不确定性均有较强的鲁棒性;速度切换控制过程快速、平滑,可以实现高精度的速度控制。     

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.     

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.     

高阶时滞系统的改进线性自抗扰控制及参数整定方法

针对高阶时滞系统采用传统线性自抗扰控制调节效果不佳、参数整定困难的问题,提出一种高阶时滞线性自抗扰控制。在一阶线性自抗扰控制的基础上,串联高阶前馈补偿器,从而解决了线性扩张状态观测器前馈信号和反馈信号不同步的问题,提高了系统的状态观测精度;在此基础上,采用目标逼近法定量化参数整定公式,并推导出参数可调节区间,实现利用单参数λ调节控制器参数,简化参数整定;进一步采用频域分析法验证该整定方法的有效性,并确定参数和系统鲁棒性的关系。最后,在选择性催化还原(SCR)脱硝控制系统的仿真实验中将所提出的控制器与其他类型控制器进行了对比,验证了该控制器的优越性。结果表明：所提出的高阶时滞线性自抗扰控制在定值跟随、抗扰动和鲁棒性上均具有明显优势,具有很大的工程应用潜力。     

基于自抗扰的多变量解耦控制在球磨机的应用

火电站球磨机制粉系统是一个典型的三输入三输出的系统,各变量之间严重耦合,利用PID控制很难达到理想效果。针对这些特点,将一种新型的控制策略-自抗扰控制器(Auto Disturbance Rejection Controller ADRC)和一种多变量解耦控制相结合应用到该系统中,并对ADRC做了部分改进。针对某球磨机制粉系统,设计了基于自抗扰的多变量控制系统,并与反标架正规化(RFN)设计方法和SMITH预估补偿方法进行了比较,仿真结果表明了本文所提出的控制算法的有效性、抗扰性及强鲁棒性,因此该控制策略具有很高的工程实用价值。     

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.     

储能系统双向Buck-Boost变换器控制策略研究

为应对可再生能源出力波动引起储能系统功率流动方向的频繁变化,提出一种基于自抗扰控制和模型预测控制（ADRC+MPC）的储能系统双向Buck-Boost变换器控制策略。其中模型预测控制方法应用于电流内环,无需进行参数整定的同时,也提高了系统的响应速度;采用自抗扰控制策略的电压外环,通过在高频段降阶简化控制对象,达到降低自抗扰控制器复杂度的目的。仿真和样机实验显示当电感电流与输出电压参考值突变时,系统可分别在0.2与30 ms内迅速调整到给定值;当负载与电源电压突变时,系统能在20 ms内恢复稳定。实验结果证明该文提出的控制方法优于PI+MPC策略,具有响应速度快、超调量和波动幅度小的特点。     

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.     

SCR脱硝系统线性自抗扰鲁棒PID控制

火电机组的深度调峰加剧了对选择性催化还原法(selective catalytic reduction, SCR)脱硝系统的干扰,为此提出了一种线性自抗扰鲁棒PID控制方法。2阶线性自抗扰控制(LADRC)可以直接近似为PID,也可以等价为理想PID+2阶滤波器的结构。采用实际PID+2阶滤波器的结构控制具有强干扰和不确定性的SCR脱硝系统,利用混合灵敏度的方法整定实际PID和2阶滤波器参数。仿真结果表明,实际PID+2阶滤波器的结构具有较好的抗扰性,更好地继承了LADRC的特点,控制品质优于由LADRC直接近似为PID的控制。     

Wide range operation of a power unit via feedforward fuzzy control[thermal power plants]

A two-level hierarchical control scheme for wide-range operation of fossil fuel power units is presented. At the supervisory level, a fuzzy reference governor generates, according to a variable pressure operating policy, the set-point trajectories to command the unit along any load demand pattern. At the control level, a feedforward-feedback control strategy is implemented. The feedforward control path contains a set of multi-input single-output fuzzy inference systems, designed from steady-state input-output plant data. The feedback control path consists of PID controllers in a multi-loop configuration, as currently available at power units. With this strategy, the feedforward path provides most of the control signal for wide-range operation, diminishing the control effort on the PID controllers. The feedback path supplies the complementary control signal component for regulation and disturbance rejection in small neighborhoods about the commanded trajectories. Simulation results demonstrate the feasibility of the control scheme to attain cyclic load-following operation     

基于互信息和PID神经网络的SCR脱硝扰动补偿控制

针对火电厂选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction,SCR)烟气脱硝系统机理复杂,工况变化时呈现的不确定性、强扰动等特点,提出了一种基于互信息和PID神经网络的SCR烟气脱硝扰动补偿控制方法。利用PID前向神经网络的学习性能逼近被控对象的逆构成扰动观测器对系统进行反馈补偿,以达到超前消除系统扰动的目的。选取观测扰动和系统扰动的互信息为目标函数,采用改进的帝国竞争算法实现PID神经网络权值的优化调整。设计鲁棒PID控制器来进一步克服被控对象存在的不确定性。仿真实验表明,该方法具有突出的抗干扰能力和较好的鲁棒性,控制品质优于常规的PID控制。     

核电站蒸汽发生器水位的自抗扰多模型控制方法研究

针对核电站蒸汽发生器水位控制的非线性分布特点,在自抗扰控制技术的基础上结合多模型控制提出了蒸汽发生器水位系统新的控制方案.在该控制方案中,对蒸汽发生器设计了多模型控制系统,并针对各个模型分别设计了不同负荷下的自抗扰控制器,可以对扩张状态进行在线实时估计,因此设计的扰动补偿不依赖于模型便能够达到快速消去扰动的效果.将该方法用于蒸汽发生器水位控制系统进行仿真研究,结果表明：该控制方案实现了对蒸汽发生器水位良好的动态控制,具有较强的鲁棒性和抗干扰能力,且算法简单,便于调试.     

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。     

车辆高速避让路径跟踪控制策略

建立车辆动力学模型,研究车辆在高速避让工况下的路径跟踪控制策略。基于自抗扰控制设计车辆横摆角速度以及道路曲率2种不同的路径跟踪控制器;设计基于车辆偏航位移和偏航角度加权的线性二次最优控制器;对3种控制器控制效果进行仿真验证,分析路径跟踪侧向位移误差、侧向加速度、前轮转向角以及偏航角度变化。越野车实车测试结果表明,路径跟踪控制策略正确。     

Controller design for polymer electrolyte membrane fuel cell systems for automotive applications

Continuous developments in Proton Exchange Membrane Fuel Cells (PEMFC) make them a promising technology to achieve zero emissions in multiple applications including mobility. Incremental advancements in fuel cells materials and manufacture processes make them now suitable for commercialization. However, the complex operation of fuel cell systems in automotive applications has some open issues yet. This work develops and compares three different controllers for PEMFC systems in automotive applications. All the controllers have a cascade control structure, where a generator of setpoints sends references to the subsystems controllers with the objective to maximize operational efficiency. To develop the setpoints generators, two techniques are evaluated: off-line optimization and Model Predictive Control (MPC). With the first technique, the optimal setpoints are given by a map, obtained off-line, of the optimal steady state conditions and corresponding setpoints. With the second technique, the setpoints time profiles that maximize the efficiency in an incoming time horizon are continuously computed. The proposed MPC architecture divides the fast and slow dynamics in order to reduce the computational cost. Two different MPC solutions have been implemented to deal with this fast/slow dynamics separation. After the integration of the setpoints generators with the subsystems controllers, the different control systems are tested and compared using a dynamic detailed model of the automotive system in the INN-BALANCE project running under the New European Driving Cycle.     

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。     

超临界机组除氧系统自抗扰控制器的优化设计

针对超临界机组除氧器非线性、大迟延、强耦合和模型时变特性,传统的PID调节器难以使除氧控制系统达到理想的控制效果。为了对除氧器水位和凝泵出口压力的控制取得满意的效果,采用自抗扰控制技术(Auto Disturbance Rejection Control)。通过仿真表明,用ADRC控制器控制除氧系统具有较好的解耦效果、较快的响应速度和较强的抗干扰能力。