北仑1和2号600 MW单元机组协调控制系统的设计与应用

大容量单元机组机炉协调控制系统的设计与调试是一项综合性很强的技术工作,基于IFO-KΔx的状态反馈可以预测汽压的变化趋势,有效克服汽压过调或振荡现象,对锅炉汽压的稳定起到关键性作用.该文提出了"正踢"和"反踢"的设计概念,用以克服锅炉的大迟滞和大惯性,由基于IFO-KΔx的状态反馈、"正踢"和"反踢"以及PID调节器共同组成一个综合型协调控制系统,充分发挥了各自的特长.将上述方案实际推广应用于北仑1和2号600 MW单元机组的机炉协调(CCS)和自动发电控制(AGC)系统中,取得了①稳定工况下负荷控制偏差在±3 MW之内,主汽压静态偏差在±0.2 MPa;②定压段变负荷时,当负荷变化100 MW时,实际负荷变化速率>12 MW/min; ③滑压段变负荷时,主汽压偏差在±0.5 MPa,实际负荷变化速率> 9 MW/min的优良控制效果,为单元机组协调控制系统的成功应用提供了一个范例.此外,通过对北仑600 MW单元机组仿真试验曲线与现场实时趋势曲线的比较,表明文中所选用的数学模型是正确和有效的.     

增量式函数观测器成立的充要条件

增量式函数观测器IFO-K△x这一新概念经过一系列工程实践的检验,为其理论研究提供了重要的线索和依据。通过对观察到的现象进行归纳和整理,导出增量式函数观测器IFO-K△x成立的充要条件,并给出更加深刻和联系实际的探讨与解释,证明了在充要条件中可以不考虑H=TB。工程案例表明：增量式函数观测器IFO-K△x在热控领域的应用,可将大容量单元机组自动化的水准提升到一个全新的高度。     

基于状态观测器的状态反馈控制在300MW单元机组协调控制系统中的应用

在单元机组机理性数学模型的基础上，设计了一种增量式状态观测器，提出基于状态观测器的状态反馈与常规PID控制相结合的新型控制方法。采用状态反馈控制克服锅炉的时滞与惯性，提高机组负荷适应能力，应用PID控制保证控制系统的稳态指标。该算法还具有在分散控制系统中易于实现的优点。该控制方案在一台300MW单元机组中的实际应用效果表明：采用基于增量式状态观测器的状态反馈控制，可有效克服锅炉的时滞与惯性，同时还由于其减缓了模型失配的程度，因而可克服非线性、参数慢时变等不确定性因素的影响，特别是当机组负荷发生较大变化时，本方案更显示出其优良的控制性能。     

状态反馈PID控制方法在300MW机组的应用

针对300 MW机组过热蒸汽温度自动调节稳定性难以控制的问题,提出采用带状态观测器的状态反馈PID控制和常规串级PID控制理论相结合的控制方法,分析状态反馈期望极点的配置过程、仿真试验及现场试验,结果表明带有状态观测器的状态反馈PID控制使得系统的调节速度变快、超调量减小、稳定性强,优于常规串级PID控制。     

增量式变增益函数观测器在时变系统中的应用

在增量式函数观测器IFO-KDx的基础上，给出增量式变增益函数观测器IFO-K(T(t)) Dx和增量式变增益全维状态观测器IFO-T(t)Dx的数学定义，从而使得增量式观测器的应用领域进一步扩展到非线性慢时变受控系统中。文中分别给出了IFO-K(T(t))Dx和ISO-T(t)Dx成立的充分条件，进而得出对工程实践非常有意义的结论，即在定理所论条件下增量式观测器的设计可以避开求解Sylvester矩阵方程，从而为观测器的工程应用提供了更加完备的理论依据。工程实践证明了这一结论的正确性。     

姚孟电厂1号直流炉控制系统设计及增量式状态控制器的应用

根据直流炉被控对象和姚孟电厂1号300MW本生直流机组设备本身的特点，分别设计了新型的、适用于直流炉的机炉协调控制系统、锅炉给水控制系统和过热器蒸汽温度控制系统。通过对机炉协调、锅炉给水和过热器蒸汽温度等控制方案的特点分析，体现了应用基于增量式状态观测器的状态反馈控制与传统的PID串级调节系统相结合的控制策略的优越性。采用该控制方案，机组在大负荷范围（80MW）和高负荷变化速率（9MW／min）工况下减负荷时，过热器出口汽温变化和机前压力变化等调节品质满足电力系统热工自动化的行业标准，并能很快达到稳定。现场实时控制的应用效果显示了该项技术的先进性和实用性，同时也为超临界机组控制策略和方案的选择提供了参考和借鉴。     

增量式函数观测器的概念及其状态反馈控制系统的应用

Luenberger提出的状态观测器理论可以解决在确定性条件下受控线性系统的状态重构问题，然而，物理世界中一切实际的系统都具有不同程度的非线性。该文采用Hammerstein模型描述一类非线性系统，明确提出增量式函数观测器的概念，从基本定义出发，通过数学分析，证明Luenberger函数观测器、全维状态观测器和增量式状态观测器均为增量式函数观测器的特例。由于增量式函数观测器的数学定义是建立在非线性受控系统的基础上，因此，观测器的应用便可扩展到非线性控制领域。理论分析表明，在选择同样的观测器参数的前提下，增量式观测器的鲁棒性要优于鲁棒Luenberger观测器。在3座火力发电厂的6台300MW以上容量单元机组工程应用的实践已证明，基于增量式观测器的状态反馈控制与PID控制相结合，能实现对大滞后复杂受控对象的高质量控制，具有很强的稳定鲁棒性，其控制算法简单实用，且便于推广。     

单元机组的实用非线性数学模型及其应用

该文应用数学方法对多变量机炉协调非线性动态仿真数学模型的结构进行描述和分析，推导出其输入和输出之间的传递函数矩阵，在此基础上对该非线性动态仿真数学模型与线性增量形数学模型之间的内在联系，进行了分析和讨论，为在理论上解释单元机组受控对象数学模型的特性奠定了基础。通过对北仑电厂600MW单元机组的仿真试验曲线与现场实时趋势曲线进行比较，证明了文中所论之非线性动态仿真数学模型的有效性。     

非线性系统基于降维状态观测器的反馈稳定化设计

本文研究了一类仿射非线性控制系统的反馈稳定化问题。     

基于模糊状态观测器的单元机组T-S模糊协调控制系统

针对多输入多输出非线性锅炉-汽机系统在负荷工作点大范围变动情况下的协调控制，设计了基于T-S模糊模型的包含模糊状态观测器的渐近跟踪控制系统。该方法将非线性系统在一些选定工况点进行线性化，采用并行分布补偿（PDC）方法，设计模糊渐近跟踪控制器和模糊状态观测器，以汽包压力为前件变量，构造T-S模糊控制系统。引入模糊状态观测器，成功地解决了部分状态变量不能测量的困难。使用线性矩阵不等式（LMI）方法进行了稳定性分析，保证了此控制系统的大范围稳定性。仿真结果验证了这种控制系统能够在大范围运行工况下工作良好。     

基于IFO-KΔx的非线性状态反馈控制系统的几个设计概念

采用Hammerstein模型描述非线性系统时,可以应用增量式函数观测器IFO-K△x设计状态反馈控制系统,数学分析已证明,在不同的前提条件下,Luenberger函数观测器、全维状念观测器和增量式状态观测器均为增量式函数观测器的特例。该文从基于增量式函数观测器的状态反馈控制律作用下的非线性受控系统的闭环系统入手,导出几个重要概念,从而证明基于Hammerstein模型的非线性系统,应用增量式函数观测器设计状态反馈控制系统时,其控制器和观测 器可以独立地设计,即分离原理适用于该文所述之非线性控制系统,为IFO-K△x在热控领域的工程应用奠定理论基础。     

状态参量控制在CCS中的应用

被调对象的非线性、大滞后性和交叉耦合,给传统ＰＩＤ调节提出了增强适应能力的课题,现代控制理论提出了状态参量控制的概念,在实际应用中以ＰＩＤ为基础组合不同用途的函数算法以改善调节品质。文中列举了应用实例,并概述了调试特点。     

自动发电控制在300MW机组控制中的应用

给合平凉电厂的实践经验．对自动发电控制的硬件系统组成、实践中发现的协调控制系统组态和执行机构存在的问题及解决办法进行介绍，对自动发电控制的调试投运步骤作一简述。认为只要回路和系统设汁合理、完善，动态扰动试验台格．自动调节与手动调节之间的切换保护措施到位，在国产引进型300MW机组中连续投入自动发电控制是可行的。     

增量式函数观测器对输入端不确定性有界扰动的稳定鲁棒性分析

观测器的稳定性证明是观测器存在的根本依据，文中在增量式函数观测器IFO-KDx成立的充要条件的基础上，探讨由于受控对象的固有特性(如不确定性、慢时变性等)使得IFO-KDx的充要条件不能给予严格保证时，其渐近稳定关系的变化。通过数学分析，论证IFO-KDx对于输入端存在不确定性有界扰动时的稳定鲁棒性。理论分析和工程实践均证明了，采用IFO-KDx设计状态反馈控制系统，不仅具有适用性和实用性，而且比起普通观测器具有较好的稳定鲁棒性，从而为观测器理论在控制工程中的创新与推广应用提供了一个重要的理论依据。 关键词： ；状态反馈控制；；；；     

基于单元机组非线性数学模型的300 MW CFB机组协调控制器参数优化

提出了利用实测数据拟合的CFB机组非线性协调受控对象数学模型作为基础,建立机组协调控制系统仿真试验平台,在该平台上进行机组控制方案的设计以及控制器参数的优化调整,从而大大缩短该类型机组协调控制系统投入及参数整定工作所耗费的时间和精力。     

大型火电机组自动发电控制优化控制策略的研究

针对单元机组锅炉汽压被控对象大惯性、大滞后的特点,将状态变量控制技术和相位补偿技术应用于基于直接能量平衡的蒸汽压力控制策略中,补偿汽压被控对象的惯性和滞后,提高协调控制系统的快速性和负荷适应能力。在此基础上,进一步采取多项措施提高机组的控制特性。仿真试验结果表明该控制方法是有效的。     

基于状态反馈的单相电压型逆变器重复控制

基本重复控制算法能够对周期性信号进行无静差跟踪,但动态性能较差。本文研究了一种基于状态反馈的单相电压型逆变器重复控制方法。针对基本重复控制中存在的延时问题,采用预测状态观测器减小延时,在基于极点配置的状态反馈中加入积分环节抑制系统干扰。Matlab仿真与实验结果表明改进型重复控制算法可以使系统的动态响应速度得到改善。     

预给煤控制逻辑在单元机组协调控制系统中的应用

在单元机组机炉协调控制系统(CCS)中,应用了基于增量型状态观测器的状态反馈,设计了具有预测功能的预给煤运算控制回路,有效解决了机炉协调被控对象的非线性、参数慢时变、迟滞与大惯性以及强耦合等问题,机组能快速响应负荷指令和压力设定值的变化,有功功率和主蒸汽压力均很快趋于稳定。工程应用的实际效果证明了该协调控制方案的实用性和有效性。     

全阶状态观测器在转速辨识系统中的应用改进

将基于全阶状态观测器的无速度传感器技术应用于异步电机矢量控制系统中,实现对电机转速的实时辨识。通过对异步电机数学模型的分析、全阶状态观测器的设计以及转速自适应律的推导,最终完成对完整系统的构建。在观测器设计的环节中,基于状态误差方程推导出反馈增益系数的取值判定式,缩小了该系数的数值选取范围,从而降低选取系数值的盲目性。在Matlab/Simulink仿真环境下,进行了仿真验证。实验结果表明,在限定范围内对反馈增益系数取值,将使系统具有更加良好的稳定性及转速估算性能。     

姚孟电厂2号机300 MW单元机组机炉协调受控对象的数学模型

首次将机炉协调控制系统被控对象的非线性数学模型直接用于姚孟发电厂2号机300MW单元机组的分散协调控制系统(DCS)。通过在线调整模型参数和在相同时间段内对比不同工况下实际受控对象的工程值曲线与仿真模型的计算值,证明了此模型能很好地反映机炉协调被控对象的实际特性,同时也证明了该模型的正确性和准确性。