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动态矩阵控制算法的改进及其应用

唐胜利  
【摘要】: 水轮发电机组的调节装置主要有水轮机调速器和发电机励磁调节器,这两套调节装置分别负责电能有功(频率)及无功(电压)的调节,以满足电力系统对电能的频率及电压的质量要求。水轮机调速器调节性能的优劣直接影响电力系统频率的品质和稳定,对电力系统的能量平衡和安全可靠运行具有重要的影响。 水轮机调节系统是一个非线性、参数时变的非最小相位系统。同时,还存在各种约束条件,因此,要求精确建立其数学模型是非常困难的。目前,水轮机调速器的主导调节规律仍然是PID调节规律,或者是以PID为基础的调节规律。虽然控制效果基本能满足生产过程的要求,但全局稳定性及最优性有待进一步提高。 预测控制是一种计算机控制算法,因其建模简便、易于在线实施,在工业控制中得到了越来越广泛的应用。动态矩阵控制是一种应用广泛的预测控制算法。 本文将动态矩阵控制算法进行了改进,并将其应用于水轮机调节系统,对多种型式的机组转速调节进行了研究。动态矩阵控制改进算法使得模型可较早截断,避免了一般动态矩阵控制要求模型长度N过大而使在线计算量很大的弊端,它将使算法更容易在线实现。 本文对各种机组调节系统进行仿真,结果表明,对于混流式和轴流转浆式机组,通过反馈校正系数和控制权矩阵的正确选择,可以解决调节时间和水击压力上升的矛盾;对于贯流式机组,提出了动态矩阵PI控制方案,可以较好的解决此类机组转速难以稳定的问题。 本文还对动态矩阵控制的参数选择和闭环特性进行了讨论和分析。


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