汽包锅炉蒸汽温度的组合自适应预估控制器的设计侯马

汽包锅炉蒸汽温度的组合自适应预估控制器的设计

汽包锅炉蒸汽温度的组合自适应预估控制器的设计 2011年12月09日 来源： 1引言 过热蒸汽温度是锅炉运行质量的重要指标之一，其过高和过低都会显著地影响电厂的安全性和经济性，所以，在锅炉运行中必须保持过热汽温的稳定性。然而，由于火电厂热工过程的复杂性和对安全生产的特殊要求，自适应控制技术在火电厂的应用仍非常艰难［1，2］。针对火电厂热工过程的特点，本文设计了一种组合自适应预估控制器。由于单一自适应预估控制器是根据汽包锅炉特定的运行状态设计的，当运行状态变化时，为保证满意的系统性能，自适应预估控制器也应及时变化，即一种固定的自适应预估控制器只能在一种运行状态的较大范围内给出满意的性能，在该范围之外还可能出现的一些运行状态下系统性能是不满意的，因此，本文在设计单一自适应预估控制器的基础上又设计了一种组合自适应预估控制器。几个单一控制器并联工作，稳定信号由几个控制器加权获得，这样，大大地增加了控制器的鲁棒性。同时又研究了加权系数的选择方法［3］。针对汽包锅炉过热器的主汽温系统有过程的大时滞，设计的控制器具有预估功能。因此，组合自适应预估控制器对时延过程具有快速的适应性和对干扰具有较强的鲁棒性。本文将组合自适应控制器应用于220 t／h锅炉主汽温系统控制中，获得了满意的效果。2单一的自适应预估控制器的设计2.1过热器的数学模型 工程上，过热器的导前汽温系统的基本特性可由－k1／(T1s＋1)n来描述，主汽温系统的基本特性可由来描述［4］，一般实际辨识出的导前汽温系统和主汽温系统的n取2，即导前汽温系统和主汽温系统的传递函数分别为　 则锅炉过热器的数学模型如图2—1所示。 减温水流量Wj作为输入信号，减温器出口温度θ1作为输出信号，这部分调节通道称为导前汽温系统。再以θ1为输入信号，过热器出口温度θ2作为输出信号，这部分调节通道称为惰性区，又称主汽温系统。2.2设计原理 时域里过热汽温系统的数学模型可表示为：　 式(2—1)和式(2—2)中，A1(p)和A2(p)为首一多项式。他们的系数及k1、k＇1、T1、k2、k＇2、T2和τ均为未知定常或慢时变参数，p为微分算子。 在构造自适应预估控制器时，选定的参考模型不仅要满足系统的性能，还要保证系统稳定，设参考模型为　 从上可以看出，当被控对象与参考模型匹配时，控制器具有预估功能。 设计的单一自适应预估控制器如图2—2所示。设误差方程为线性补偿器分别为D1(p)和D2(p)设广义误差方程为υ1(t)=D1(p)e1(t)(2—6)υ2(t)=D2(p)e2(t)(2—7) 由于对象调节通道有较大的延迟和惯性，所以采取单回路控制系统不能获得较好的控制品质，应该从对象的调节通道中取一个比被调量反映快的中间信号作为控制器的补充反馈信号。因此，图2—2设计了两级串联自适应控制系统。 对于串联主汽温控制系统，无论扰动发生在导前区的副自适应控制回路还是发生在惰性区的主自适应控制回路，其调节品质都优于单回路控制系统。副自适应控制器对过热汽温稳定起粗调作用，而主回路自适应控制器对过热汽温稳定起细调作用。　　 首先

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