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《华北电力大学(北京)》 2011年
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自抗扰控制及其在一类热工控制系统中的应用研究

向真  
【摘要】:火力发电机组具有大时滞、大惯性、非线性、强扰动、多变量耦合等特点,随着我国电力工业的迅速发展,火力发电机组正在向高参数、大容量以及高自动化方向转变,这对控制品质的要求也越来越高。常用的PID控制器难以取得令人满意的控制效果,而自抗扰控制作为一种新的控制策略,已经在众多领域得到了研究和应用。本文的主要研究内容是选择双曲正切函数作为加速度函数,得到了性能优良的跟踪微分器;在一种改进的自适应遗传算法的基础上,设计了一种自抗扰控制器的参数整定方法;最后将其应用到火力发电机组中,进行了仿真实验。 本文首先设计了一种新的跟踪微分器。对几种常用的跟踪微分器进行了分析和比较,设计了一种基于双曲正切函数形式的加速度函数。与常用的几种跟踪微分器相比,本文设计的双曲正切跟踪微分器没有采用其他几种跟踪微分器采用的分段函数和符号函数,有利于进行理论分析。在对其进行了稳定性分析之后,进一步阐述了选择双曲正切函数作为跟踪微分器的加速度函数的依据并总结了几点参数调整经验。最后,对几种典型输入信号进行了仿真研究,结果表明本文设计的跟踪微分器对输入信号具有较好的跟踪、微分性能。 自抗扰控制器的参数整定比较困难,尤其是针对具有大时滞、非线性、多扰动等控制问题。本文针对这个问题,研究了一类改进的自适应遗传算法,并在此基础上,设计了基于改进自适应遗传算法的自抗扰控制参数整定方法。该方法首先按照自抗扰控制参数整定的参数整定经验,初步确定跟踪微分器、扩张状态观测器、非线性误差反馈控制律的参数,以缩小参数整定范围;适应度函数的选取考虑了ITAE指标、控制信号的约束、控制能量的限制等问题。 最后研究了自抗扰控制在一类火力发电机组控制对象中的应用。针对循环流化床床温控制对象在三个不同负荷下的传递函数模型和一个超临界600MW直流锅炉过热器在四个不同负荷下的传递函数模型,分别采用了自抗扰控制方法进行仿真。自抗扰控制器的跟踪微分器采用本文提出的跟踪微分器,扩张状态观测器和非线性误差反馈控制律的参数整定采用本文提出的优化方法。在阶跃响应、鲁棒性实验和扰动实验分别与采用的PID控制进行了比较。仿真结果表明,自抗扰控制具有更好的鲁棒性和扰动抑制能力,可以实现全工况的控制。
【学位授予单位】:华北电力大学(北京)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TP273

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
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【参考文献】
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【同被引文献】
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