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《华北电力大学(北京)》 2009年
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火电厂热工过程优化控制策略及应用研究

刘建民  
【摘要】: 针对火电机组单机容量和参数不断提高,热工过程和系统更加复杂,过程非线性、时变性、大迟延、大惯性、强耦合性和不确定性越来越严重,建模十分困难的情况,对适应于大型火电机组热工过程控制系统的优化策略进行了研究,以解决目前优化控制中的一些难点问题,提高火电机组自动化水平,确保大型火电机组运行的安全性、经济性和可控可调性。 提出了控制系统“时间尺度”的慨念,并结合工程实践积累的经验,给出了一套PID控制器参数工程整定方法。该方法完全摆脱了被控对象数学模型的限制,现场运用简单、有效。对二阶系统的特性进行了深入的分析,应用梯度最速下降方法进行系统辨识,给出了二阶系统参数变化扰动的补偿公式和基于此公式设计的[Opt优化策略]。 构建了一种基于经典力学匀加速运动方程的系统状态观测器OD。证明了该观测器在合适选择参数后是一致渐近稳定的,并且是对完全可观系统位置、速度和加速度的无偏估计。并在此基础上设计了运用OD组态的控制系统SCOD,其能够自动消除内、外干扰的影响,鲁棒性能良好,具有工程实用价值。 针对确定性大时滞对象,给出了PID控制系统参数的另一种工程整定方法,即参数整定两步法。该方法只需要调整控制器的一个前置系数,即可克服系统纯滞后的影响,使得大时滞控制系统PID参数整定简单化。 针对时变大时滞对象,给出了两种改进设计方法。一是在史密斯预估控制系统中加入了[Opt优化策略],这个优化策略能够在被控对象模型未知的情况下直接补偿系统,消除系统参数不确定因素和干扰的影响。二是通过把大时滞系统分解成多个小时间常数的一阶系统,设计了一种基于极点配置的状态观测器,并基于此构建了控制系统,此法可以有效消除系统的动态偏差,提高系统的控制品质。 基于系统动力学特性,设计了一种通用控制器。指出鲁棒控制器和内模控制器虽然设计方法和理论不同,但它们的传递函数与本文设计的通用控制器等价,在经典动力学意义上具有统一性。并根据统一性分析,对二阶系统进行状态扩展,引入加速度控制项,改进了二次型优化算法,求解了PID控制参数。 提出了一种鲁棒控制器加权函数的通用程序化设计方法。该方法使控制工程师像设计PID控制器一样去设计鲁棒控制器,不再去设计复杂的加权函数。同时设计了一种非线性PID和自校正PID控制器,改进了普通线性PID控制器的不足。 对非线性控制系统设计理论上的难点问题进行了探讨,就非线性控制系统的反馈线性化、系统间隙度和非线性系统的优化控制进行了分析。
【学位授予单位】:华北电力大学(北京)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TP273;TM621.6

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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【参考文献】
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【同被引文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郭会军;基于智能控制的超音频感应加热电源的研制[D];西安理工大学;2001年
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【二级引证文献】
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1 林龑灏;基于支持向量机的炉膛火焰温度场测量研究[D];合肥工业大学;2012年
【二级参考文献】
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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【相似文献】
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1 记者 朱振国通讯员 吴素华;华北电力大学育人“重实践、强能力”[N];光明日报;2007年
2 本报记者 谢辉 通讯员 王文坡;翅膀断了,也要飞[N];保定日报;2006年
3 赵栋陈华 仇必鳌;构筑“大电力”学科体系[N];中国电力报;2007年
4 吴素华;华北电力大学:新增风能动力等专业[N];中国教育报;2007年
5 记者 王渊通讯员 张朝辉 宋涛;国内首家可再生能源学院在华北电力大学成立[N];河北经济日报;2007年
6 王新红;我区与华北电力大学签署战略合作框架协议[N];新疆日报(汉);2008年
7 赵凤华;华北电力大学45年培养7万人才[N];科技日报;2003年
8 ;华北电力大学校园里的“洋博士军团”[N];科技日报;2003年
9 通讯员 吴素华;华北电力大学重点项目通过教育部验收[N];中国电力报;2006年
10 记者 丰捷;教育部与七大电力企业共建华北电力大学[N];光明日报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘建民;火电厂热工过程优化控制策略及应用研究[D];华北电力大学(北京);2009年
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3 焦嵩鸣;计算智能及其在热工系统中的应用研究[D];华北电力大学(河北);2007年
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6 张云;复杂热工系统先进控制与优化研究[D];山东大学;2008年
7 邱占芝;广义网络控制系统分析、建模与控制[D];东北大学;2006年
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10 马强;循环流化床锅炉燃烧系统建模与控制系统研究[D];华北电力大学(北京);2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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2 袁春晓;先进控制技术在电厂过热汽温控制中的应用研究[D];浙江大学;2005年
3 田伟;基于非线性状态观测器的过热汽温控制系统的分析与设计[D];华北电力大学;2013年
4 凌国珍;醋酸乙酯反应精馏塔的仿真与优化[D];浙江大学;2005年
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7 孙璐;土壤粘附特性测试系统采样频率及控制参数的研究[D];吉林大学;2005年
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9 陈建峰;某战车稳定器数字化改造控制算法及实验研究[D];中北大学;2006年
10 戴大海;磁悬浮轴承数字控制器的研究与设计[D];南京航空航天大学;2006年
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