超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)系統(tǒng)頻域分析及自抗擾控制.pdf

1、超臨界火電機(jī)組因其具有效率高、排放低等優(yōu)點(diǎn)逐漸成為我國電網(wǎng)的主力機(jī)組。而隨著用戶對(duì)用電質(zhì)量需求的日益提高和具有隨機(jī)性特征的風(fēng)能、太陽能等新能源的大規(guī)模并網(wǎng)，使得超臨界機(jī)組參與電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻已成為常態(tài)。為確保電網(wǎng)供電質(zhì)量，對(duì)機(jī)組的協(xié)調(diào)控制品質(zhì)提出了更高的要求。常規(guī)PID協(xié)調(diào)控制策略缺乏量化概念，引入了較多的輔助環(huán)節(jié)和非理論的技巧成分，使得機(jī)爐協(xié)調(diào)控制的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，參數(shù)整定調(diào)試不但繁瑣耗時(shí)更依賴于經(jīng)驗(yàn)，往往導(dǎo)致機(jī)組協(xié)調(diào)控制品質(zhì)無法滿足電網(wǎng)要

2、求。
　　自抗擾控制(ADRC)通過擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器(ESO)對(duì)不確定總和擾動(dòng)量的實(shí)時(shí)估計(jì)及動(dòng)態(tài)線性補(bǔ)償，使非線性系統(tǒng)變?yōu)橐子谠O(shè)計(jì)的串聯(lián)積分器型，可有效提高復(fù)雜系統(tǒng)的控制品質(zhì)。線性自抗擾控制(LADRC)因其反饋結(jié)構(gòu)和ESO采用線性形式，使得自抗擾控制的理論分析得以進(jìn)一步發(fā)展，又由于其參數(shù)整定大大簡(jiǎn)化，便于實(shí)際應(yīng)用。應(yīng)用研究表明LADRC對(duì)復(fù)雜非線性不確定對(duì)象具有很強(qiáng)的控制能力。
　　為此，本文將線性自抗擾控制技術(shù)應(yīng)用于超臨界

3、機(jī)組協(xié)調(diào)控制。針對(duì)某超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行研究，采用改進(jìn)遺傳算法對(duì)系統(tǒng)模型進(jìn)行辨識(shí)，基于偽對(duì)角化對(duì)所辨識(shí)模型進(jìn)行了頻域分析并進(jìn)行靜態(tài)解耦，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)系統(tǒng)自抗擾控制方案，并開展了深入的仿真實(shí)驗(yàn)研究。
　　論文主要工作如下:
　　1、以某超臨界機(jī)組為對(duì)象，借助該機(jī)組的全范圍仿真機(jī)進(jìn)行多變量協(xié)調(diào)系統(tǒng)的階躍擾動(dòng)試驗(yàn)和系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性分析;對(duì)協(xié)調(diào)系統(tǒng)的現(xiàn)有邏輯控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和簡(jiǎn)化，給出該協(xié)調(diào)系統(tǒng)所

4、用控制器的復(fù)雜非線性模型，并對(duì)其特點(diǎn)進(jìn)行了深入分析。
　　2、利用Matlab與該機(jī)組全范圍仿真機(jī)實(shí)時(shí)通訊，獲取機(jī)組變負(fù)荷仿真運(yùn)行數(shù)據(jù)，應(yīng)用改進(jìn)的遺傳算法對(duì)機(jī)組協(xié)調(diào)系統(tǒng)不同負(fù)荷點(diǎn)的模型進(jìn)行辨識(shí)，階躍響應(yīng)結(jié)果表明所辨識(shí)模型可靠;利用逆奈奎斯特陣列法對(duì)上述模型進(jìn)行頻域分析，基于偽對(duì)角化對(duì)系統(tǒng)了進(jìn)行靜態(tài)解耦設(shè)計(jì)，便于后續(xù)系統(tǒng)控制器設(shè)計(jì)。
　　3、對(duì)線性自抗擾控制器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，研究了其參數(shù)整定規(guī)律，為基于LADRC的協(xié)調(diào)系統(tǒng)控

5、制器設(shè)計(jì)和優(yōu)化奠定了基礎(chǔ);將偽對(duì)角化解耦和線性自抗擾技術(shù)結(jié)合，在Simulink環(huán)境下建立了超臨界機(jī)組的協(xié)調(diào)系統(tǒng)對(duì)象及自抗擾控制模型，進(jìn)行了負(fù)荷及主汽壓力的定值擾動(dòng)仿真實(shí)驗(yàn)。仿真結(jié)果表明所提出的基于偽對(duì)角化的LADRC控制策略明顯優(yōu)于同結(jié)構(gòu)的PID控制。
　　4、在Star-90仿真系統(tǒng)的準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下，構(gòu)建了三種不同的協(xié)調(diào)系統(tǒng)復(fù)合自抗擾控制器:基于Star-90和Matlab混合編程的協(xié)調(diào)系統(tǒng)復(fù)合自抗擾控制器設(shè)計(jì)，該策略便于自抗擾

6、控制器的各參數(shù)的實(shí)時(shí)觀測(cè)和整定，便于對(duì)歷史實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析、查詢和調(diào)用，為實(shí)際應(yīng)用奠定基礎(chǔ);采用Star-90仿真平臺(tái)自有模塊搭建協(xié)調(diào)系統(tǒng)的復(fù)合自抗擾控制器，該策略更接近于在電廠DCS系統(tǒng)上的工程組態(tài)和實(shí)際應(yīng)用;在Star-90仿真平臺(tái)，采用C++編程設(shè)計(jì)LADRC的ESO并將其嵌入仿真機(jī)，結(jié)合自有模塊搭建協(xié)調(diào)系統(tǒng)的復(fù)合自抗擾控制器，該策略能有效提高算法所用機(jī)時(shí)，提高系統(tǒng)控制性能。給出了控制器參數(shù)的整定規(guī)律，仿真驗(yàn)證了控制器及參數(shù)整定方法