無模型控制方法及其在能源系統(tǒng)中的應用研究.pdf

1、目前能源系統(tǒng)中應用的控制器,絕大多數(shù)是PID控制器及其變型。這種控制器設計的基本思想是基于線性系統(tǒng)結構的,盡管在許多應用系統(tǒng)中能夠保證穩(wěn)定性,但是常常難以兼顧精度和實際約束,且難以克服強非線性和強擾動的作用。近年來現(xiàn)代控制理論得到很大發(fā)展,但是,系統(tǒng)的設計和分析大多建立在精確的系統(tǒng)數(shù)學模型的基礎上。而能源系統(tǒng)中存在非線性、不確定性、時變性等因素,使得精確的系統(tǒng)數(shù)學模型獲取困難;與此同時,能源系統(tǒng)往往有大量的歷史數(shù)據(jù)有待于發(fā)掘。因此,對基

2、于數(shù)據(jù)的無模型控制(MFC)方法進行研究具有重要意義。本文以能源系統(tǒng)中火電機組過熱汽溫系統(tǒng)和固體氧化物燃料電池(SOFC)系統(tǒng)為研究對象,主要圍繞極值搜索(ES)算法和虛擬目標值反饋調(diào)整(VRFT)方法這兩種無模型控制方法,開展相關研究工作。論文主要研究內(nèi)容如下:
　　 (1)基于ES算法,提出了一種過熱汽溫控制系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化方法,并與傳統(tǒng)的Ziegler-Nichols法相比較,結果證明了該方法的優(yōu)越性。論文還討論了極值搜索擾動

3、信號幅值、搜索步長、目標函數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。
　　 (2)基于VRFT方法,研究了SOFC系統(tǒng)的定電壓控制問題。首先給出一種應用VRFT方法進行PID控制器參數(shù)整定的方法;接著引入支持向量機(SVM)算法與VRFT的思想相結合,提出一種無模型非線性控制器設計方法,并對該方法中積分環(huán)節(jié)的作用和位置進行了討論。最后應用上述兩種方法對SOFC系統(tǒng)進行仿真研究,并與常規(guī)前饋.反饋控制方案進行了比較。仿真結果表明,對于帶固定負載的SOF

4、C系統(tǒng),基于VRFT的PID參數(shù)整定方法能夠有效提高常規(guī)前饋.反饋控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質;而對于帶變動負載的SOFC系統(tǒng),基于VRFT和SVM的無模型非線性控制器可以取得滿意的調(diào)節(jié)品質。
　　 (3)基于自適應控制的思想,改進了基于VRFT和SVM的無模型非線性控制器設計方法。首先,通過引入一種增量式支持向量機學習算法——精確在線支持向量回歸(AOSVR)方法與VRFT方法相結合,使控制器具有在線自適應更新的能力。論文給出了詳細的控