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燃煤锅炉燃烧系统辨识建模与预测控制研究

吴昊  
【摘要】: 目前,我国燃煤锅炉数量巨大,能源消耗严重。同时普遍存在运行效率低、自动化水平落后的问题。随着提高能源利用效率和减低排放的要求越来越高,我国政府对燃煤锅炉监管力度明显加大,燃煤锅炉自动化水平的提高势在必行,这必将促进燃煤锅炉控制系统的广泛应用,也将对控制系统品质提出新的要求。一个合理的燃煤锅炉动态特性数学模型是设计或改进控制系统的前提和基础。只有从数学模型出发,才能综合出适当的控制算法,才能进行控制系统优化。 本文以燃煤锅炉热力系统的动态特性辨识建模及其控制为目的,以一链条燃煤锅炉为试验台,对链条燃煤锅炉燃烧系统进行了理论分析,给出了链条燃煤锅炉燃烧系统的三输入三输出模型。此后根据链条燃煤锅炉燃烧系统为多输入多输出系统的特点,分析了多输入多输出系统的辨识原理与方法,将多输入多输出系统通过推导,简化为多个多输入单输出系统,大大简化了系统模型的建立和辨识计算。在设计辨识实验时,本文以二位式伪随机信号作为激励信号,采用基于最小二乘理论的辨识算法对系统进行建模。其中,同时作用于系统的多个输入信号的选择及输入信号参数选择、数据预处理、算法实现叙述详实,具有一定的工程指导价值。这种方法对系统高频动态特性的捕捉能力较强,并且试验的同时对系统的正常运行影响较小,值得推广。 随后,本文介绍了预测控制的基本原理,以辨识出的链条燃煤锅炉燃烧系统的模型作为预测模型,详细给出了针对该模型的多变量广义预测控制算法,并结合链条锅炉实际的运行数据予以仿真计算。最后,针对燃煤锅炉具有慢时变的特点介绍了自适应的广义预测控制算法。 本文所进行系统辨识建模与预测控制研究所提出的数学模型及控制算法对控制系统设计和优化具有一定的指导意义,该方法同样适用于其他热力系统的动态特性辨识建模与控制。


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