国产精品成人网站,日韩视频二区,亚洲成人手机电影,怡红院国产

　　摘要：為解決過(guò)熱汽溫定值擾動(dòng)問(wèn)題，針對(duì)外高橋第三發(fā)電廠1000MW超超臨界機(jī)組過(guò)熱汽溫被控對(duì)象的大慣性、大延遲等特性，基于Smith預(yù)估器原理，設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)型Smith預(yù)估器控制方法。Mailab仿真結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)在穩(wěn)定性、快速性等方面優(yōu)于常規(guī)串級(jí)PID控制系統(tǒng)，同時(shí)對(duì)同
　　
　　引言
　　
　　遲延是許多工業(yè)過(guò)程的普通特征，對(duì)于一般的純延遲過(guò)程，可以通過(guò)常規(guī)控制獲得較好的控制效果；但對(duì)純延遲較大的過(guò)程，這種純延遲將會(huì)對(duì)控制質(zhì)量造成很壞的影響，常規(guī)控制難以取得較為滿意的結(jié)果。1000MW超超臨界機(jī)組過(guò)熱蒸汽溫度噴水減溫控制對(duì)象恰哈具有大慣性、大延遲等特性。因此，如何克服此影響成了過(guò)熱蒸汽溫度噴水減溫控制需要考慮的問(wèn)題。目前在電廠實(shí)際運(yùn)行中，過(guò)熱蒸汽溫度噴水減溫控制基本上采用常規(guī)串級(jí)PID控制，但是難以取得較好的控制效果。
　　
　　本文在研究了過(guò)熱汽溫工藝流程和動(dòng)態(tài)特性的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了改進(jìn)型Smith預(yù)估器控制方法，解決了大慣性、大延遲問(wèn)題，并通過(guò)仿真分析和實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證了該方法的可行性和實(shí)用性。
　　
　　1、Smith預(yù)估器原理
　　
　　理論與實(shí)踐已證明Smith預(yù)估器是克服對(duì)象延遲影響的一種有效方法[2-5]。smith預(yù)估器原理如圖1所示。　　
　　圖1中：在實(shí)際控制對(duì)象G（S）上并聯(lián)一個(gè)預(yù)估補(bǔ)償器p（S）。對(duì)調(diào)節(jié)器D（S）來(lái)說(shuō)，其等效控制對(duì)象可以表示為：
　　
　　G′（s）=G（s）+P（s）=G0（s）e-τs+G0（s）-G0（s）e-τs=G0（s）（l）
　　
　　由式（l）可以看出，等效對(duì)象G'（S）不包括純滯后因子e-τs，所以調(diào)節(jié)器控制等效對(duì)象比控制原對(duì)象容易得多。
　　
　　①給定值r擾動(dòng)下的補(bǔ)償特性
　　
　　由圖1推導(dǎo)出在給定值r擾動(dòng)下的傳遞函數(shù)為：　　
　　純延遲的控制系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)。
　　
　　式（2）中的e-τs在閉環(huán)控制回路之外，不影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，等效被控變量Y（t）與實(shí)際被控變量X1（t）的階躍響應(yīng)是相同的，只是在時(shí)間軸上相差一定的時(shí)間，即X1（t）落后于Y（t）一個(gè)大小等于二的時(shí)間間隔。所以預(yù)補(bǔ)償*補(bǔ)償了純延遲對(duì)過(guò)程的不利影響。
　　
　　②外部擾動(dòng)f作用下的補(bǔ)償特性
　　
　　在f擾動(dòng)下系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為：　　
　　由式（3）可知，在外部擾動(dòng)下，控制作用滯后于擾動(dòng)，故其對(duì)對(duì)象的滯后補(bǔ)償作用沒(méi)有在給定值擾動(dòng)下那樣明顯。
　　
　　2、改進(jìn)型Smith預(yù)估器設(shè)計(jì)
　　
　　實(shí)踐證明，對(duì)超超臨界直流鍋爐維持特定的燃水比是一個(gè)切實(shí)有效的過(guò)熱汽溫度調(diào)節(jié)手段，能起到汽溫控制的粗調(diào)作用；在維持鍋爐燃水比不變的情況下，噴水減溫是對(duì)過(guò)熱汽溫度的一種細(xì)調(diào)整手段。因此，過(guò)熱汽溫控制可以認(rèn)為是兩段調(diào)節(jié)，即燃水比控制的粗調(diào)和噴水減溫控制的細(xì)調(diào)[6-8]。
　　
　　2.1工藝流程
　　
　　外高橋第三發(fā)電廠1000MW超超臨界機(jī)組的過(guò)熱汽系統(tǒng)分為1、2、3、4共四路，它們具有*相同的控制系統(tǒng)。過(guò)熱汽溫的控制是通過(guò)控制兩個(gè)相串聯(lián)的過(guò)熱器減溫噴水而實(shí)現(xiàn)的，這就是一級(jí)減溫控制和二級(jí)減溫控制。外高橋第三發(fā)電廠1000MW超超臨界機(jī)組的某路過(guò)熱器分段結(jié)構(gòu)如圖2所示。　　
　　過(guò)熱汽溫一級(jí)減溫控制的任務(wù)是克服進(jìn)入一級(jí)過(guò)熱器與二級(jí)過(guò)熱器的擾動(dòng)，維持進(jìn)入二級(jí)減溫器的蒸汽溫度的穩(wěn)定，保證二級(jí)減溫調(diào)節(jié)在有效的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)；二級(jí)減溫控制的任務(wù)是直接保證過(guò)熱汽溫度等于給定值，是過(guò)熱汽溫度控制系統(tǒng)中zui主要的回路。本文僅對(duì)三級(jí)過(guò)熱器噴水減溫控制系統(tǒng)舉例說(shuō)明其控制原理。
　　
　　2.2動(dòng)態(tài)特性
　　
　　在外高橋第三發(fā)電廠1000MW超超臨界機(jī)組工程中進(jìn)行減溫水階躍擾動(dòng)動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，得到三級(jí)過(guò)熱器出口溫度和入口溫度的階躍響應(yīng)曲線。
　　
　　由三級(jí)過(guò)熱器入口溫度的階躍響應(yīng)曲線，估算出噴水減溫流量與三級(jí)過(guò)熱器入口溫度之間的傳遞函數(shù)為：　　
　　由三級(jí)過(guò)熱器出口溫度和入口溫度的階躍響應(yīng)曲線，估算出三級(jí)過(guò)熱器出、入口溫度T2（s）與T1（s）之間的傳遞函數(shù)為：　　
　　式中：K為0.8,T為主蒸汽流量的函數(shù)。
　　
　　K和T具有如下關(guān)系：主汽流量＜l000t/h時(shí)，T=70;l000t/h≤主汽流量＜l000h時(shí)，T=45；當(dāng)1500t/h≤主汽流量＜2600t/h時(shí)，T=35；當(dāng)主汽流量≥2600t/h時(shí)，T=24。
　　
　　在減溫水階躍擾動(dòng)動(dòng)態(tài)試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)減溫噴水調(diào)節(jié)閥動(dòng)作時(shí)，三級(jí)過(guò)熱器入口的蒸汽溫度T1變化很快，而出口溫度T2變化很慢（存在純延遲）。因此，為了改善控制品質(zhì)，在本工程中設(shè)計(jì)了改善型smith預(yù)估器控制的三級(jí)過(guò)熱器減溫控制系統(tǒng)。
　　
　　2.3改進(jìn)型Smith預(yù)估器設(shè)計(jì)
　　
　　鑒于1000MW超超臨界機(jī)組過(guò)熱汽溫控制偏差必須在±5℃之內(nèi)，任何過(guò)大的過(guò)熱汽溫正偏差都將嚴(yán)重危及主蒸汽管的安全，因此，外高橋第三發(fā)電廠1000MW超超臨界機(jī)組過(guò)熱汽溫控制設(shè)計(jì)了改進(jìn)型Simth預(yù)估器。其構(gòu)建思路是通過(guò)預(yù)估補(bǔ)償器的補(bǔ)償，使等效被控對(duì)象變成一個(gè)比例環(huán)節(jié)，從而使控制作用盡可能提前動(dòng)作，汽溫超調(diào)量盡可能小。為此使改進(jìn)型Smith預(yù)估器P（s）=K-G02（S）。改進(jìn)型Smith預(yù)估器控制的三級(jí)過(guò)熱器減溫控制系統(tǒng)簡(jiǎn)化原理框圖如圖3所示。　　
　　圖3中：G01（S）為噴水減溫流量與三級(jí)過(guò)熱器入口溫度之間的傳遞函數(shù)，G02（s）為三級(jí)過(guò)熱器出、入口溫度T2（s）與T1（s）的傳遞函數(shù)，P（S）為改進(jìn)型Smith預(yù)估器。
　　
　　由于P（s）=K-G02（s），因此，圖3可等效簡(jiǎn)化為圖4所示的框圖。　　
　　由圖4可知，此時(shí)的系統(tǒng)為C01（s）構(gòu)成的單回路控制系統(tǒng)，這樣等效反饋回路的響應(yīng)速度加快，有利于系統(tǒng)調(diào)節(jié)品質(zhì)的改善。
　　
　　從上文分析可以得到如圖5所示的三級(jí)過(guò)熱器減溫控制系統(tǒng)示意圖。　　
　　動(dòng)態(tài)時(shí)，的輸出近似與過(guò)熱汽溫相等，從而改善了過(guò)熱汽溫調(diào)節(jié)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性；穩(wěn)態(tài)時(shí)，輸出為零，使過(guò)熱汽溫等于給定值。
　　
　　3、仿真研究和應(yīng)用
　　
　　3.1Matiab仿真
　　
　　為了檢驗(yàn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的預(yù)期控制品質(zhì)，運(yùn)用Matlab軟件對(duì)本系統(tǒng)在某一工況下（主汽流量2800t/h）進(jìn)行單位階躍定值擾動(dòng)仿真，仿真曲線如圖6所示。　　
　　圖6中：實(shí)線明顯比虛線的超調(diào)量小、調(diào)節(jié)時(shí)間短，說(shuō)明改進(jìn)型Smith預(yù)估控制能很好地解決大慣性、純延遲的問(wèn)題。
　　
　　3.2實(shí)際投運(yùn)曲線
　　
　　在過(guò)熱汽溫溫度穩(wěn)定在570℃時(shí)，另設(shè)定值為580℃，即對(duì)過(guò)熱汽溫控制系統(tǒng)加入10℃以得到如圖7所示的動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線。
　　
　　由圖7可知，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性好，靜態(tài)偏差小，達(dá)到了滿意的控制效果。　　
　　4、結(jié)束語(yǔ)
　　
　　通過(guò)對(duì)外高橋第三發(fā)電廠1000MW超超臨界機(jī)組過(guò)熱汽溫控制系統(tǒng)的仿真分析和應(yīng)用可以看出，改進(jìn)型Smith預(yù)估器控制對(duì)1000MW超超臨界機(jī)組過(guò)熱汽溫大慣性、純延遲系統(tǒng)給定值變化具有較高的控制質(zhì)量。這種控制方法對(duì)目前國(guó)內(nèi)在建的1000MW超超臨界機(jī)組過(guò)熱汽溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有很好的借鑒作用。
　　
　　但是對(duì)于過(guò)程控制來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)主要的變化源還包括系統(tǒng)的外部干擾，補(bǔ)償效果大大降低，因而難以在火電廠過(guò)程控制中廣泛應(yīng)用，如何克服Smith預(yù)估器的不足仍是將來(lái)需要研究的課題之一。
　　
　　參考文獻(xiàn)
　　
　　[1]邊立秀，趙日暉．Fuzzy自整定PID參數(shù)的Smith預(yù)估主汽溫控制系統(tǒng)[J]．計(jì)算機(jī)仿真，2004,21（1）:102-104.
　　
　　[2]王永初．滯后過(guò)程的預(yù)估與控制[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1987.
　　
　　[3]邊立秀，周俊霞，趙勁松，等．熱工控制系統(tǒng)[M]．北京：中國(guó)電力出版社，2002.
　　
　　[4]李遵基．電力控制理論及其應(yīng)用[M]．北京：中國(guó)電力出版社，2003.
　　
　　[5]金以慧．過(guò)程控制[M]．北京：清華大學(xué)出版社，1993.
　　
　　[6]劉瀟，曹冬林，丁勁松．外高橋1000Mw超超臨界機(jī)組閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]．中國(guó)電力，2006,39（3）:70-73.
　　
　　[7]馬俊華，劉瀟．鍋爐再熱汽溫控制系統(tǒng)的優(yōu)化改造[J]．江蘇電機(jī)工程，2004,23（4）:25-26.
　　
　　[8]朱北恒．火電廠熱工自動(dòng)化系統(tǒng)試驗(yàn)[M]．北京：中國(guó)電力出版社，2005.