雙口內(nèi)模在主汽溫系統(tǒng)中的仿真應(yīng)用.pdf

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1、第31卷第3期計(jì)算機(jī)與應(yīng)用化學(xué)Vo1．31，No．32014年3月28日ComputersandAppliedChemistryMarch28，2014雙口內(nèi)模在主汽溫系統(tǒng)中的仿真應(yīng)用王小龍，許必熙，宋偉鑫(南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院，江蘇，南京，211816)摘要：電廠中，過熱器出口蒸汽溫度需要嚴(yán)格控制，蒸汽溫度過高或過低都將對安全生產(chǎn)帶來不利的影響，通常溫度必須限定在±5℃的范圍內(nèi)。過熱蒸汽溫度控制的主要任務(wù)為保護(hù)過熱器，維持其出口蒸汽溫度在允許的范圍內(nèi)使管壁溫度不超過允許的工作溫度。主蒸汽溫系統(tǒng)的控制對象具有的大時(shí)滯的特性，

2、使得串級控制難以達(dá)到滿意的效果，而且參數(shù)難以調(diào)節(jié)。本文在內(nèi)?？刂频幕A(chǔ)上拓展，將雙口內(nèi)?？刂茟?yīng)用到主汽溫控制系統(tǒng)中并通過Simulink分別在內(nèi)模控制器無限幅和有限幅的情況下進(jìn)行仿真，其仿真結(jié)果與串級控制、IMC控制系統(tǒng)進(jìn)行比較。仿真結(jié)果表明雙口內(nèi)?？刂圃谙薹那疤嵯拢哂休^好與內(nèi)?？刂菩Ч?。關(guān)鍵詞：主汽溫，串級控制，內(nèi)?？刂?，雙口內(nèi)模控制中圖分類號：TQ015．9；TP391．9；06—39文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1001—4160(2014)03．349—352D0I：10．11719／com．a(chǎn)pp．chem20140321輔助調(diào)

3、節(jié)器采用P控制進(jìn)行粗調(diào)。輔助調(diào)節(jié)器P只存在一個(gè)參數(shù)，且容易得到。主調(diào)節(jié)器采用PID控制進(jìn)行細(xì)1引言調(diào)，而PID控制器具有3個(gè)參數(shù)調(diào)節(jié)，工程上一般采用隨著工業(yè)科技的發(fā)展，電廠對鍋爐機(jī)組的需求也向經(jīng)驗(yàn)整定和試湊法獲得，所以整定的效果難以應(yīng)付實(shí)際高參數(shù)和大容量的方向發(fā)展。鍋爐中的主汽溫度是電廠工況的變化。安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益的一個(gè)重要的參數(shù)指標(biāo)，主汽溫控主汽溫的大遲延與機(jī)組的容量相關(guān)且受到影響的因制的主要任務(wù)是使得過熱器出口蒸汽溫度在允許范圍內(nèi)素很多，控制對象的數(shù)學(xué)模型獲得較難(參數(shù)會(huì)隨著時(shí)和保護(hù)過熱器使壁管溫度不超過允許的工作溫度。當(dāng)溫間變化

4、和機(jī)組工況而發(fā)生改變，從而造成一定的模型失度過高時(shí)，會(huì)造成生產(chǎn)設(shè)備的損壞。溫度過低的時(shí)候會(huì)配)，所以一般的控制很難實(shí)現(xiàn)。根據(jù)主汽溫控制的特性造成熱效率和汽輪機(jī)的內(nèi)效率的降低以及影響設(shè)備的安與內(nèi)模控制的優(yōu)點(diǎn)相比較，本文選擇內(nèi)?？刂扑惴?。全運(yùn)行【1】，所以主汽溫控制是過控中的一個(gè)重要難點(diǎn)。本文主要對100％負(fù)荷下對噴水?dāng)_動(dòng)特性對象采用3內(nèi)?？刂葡到y(tǒng)PID．P和IMC．P和雙口IMC．P算法進(jìn)行Simulink仿真，內(nèi)模控制機(jī)構(gòu)圖如圖2所示：仿真結(jié)果表明在控制器存在飽和輸出的情況下，雙口IMC控制在跟隨性、抗干擾性和魯棒性方面具有一定的優(yōu)勢。

5、2主汽溫控制系統(tǒng)的特性主汽溫控制系統(tǒng)中的被控對象具有大滯后、大慣性、時(shí)變的特性。工業(yè)上大多數(shù)電廠采用的串級控制，如圖1所示。Fig．2ThestructureofIMC．圖2主汽溫內(nèi)?？刂破鹘Y(jié)構(gòu)系統(tǒng)的閉環(huán)響應(yīng)函數(shù)為：：—i卜—：1Fig．1ThestructureofCascadecontro1．圖1串級控制結(jié)構(gòu)圖其中)是內(nèi)?？刂破?，()是將輔助調(diào)節(jié)其中是導(dǎo)前區(qū)傳遞函數(shù)，是惰性區(qū)傳遞函數(shù)，為器、導(dǎo)前區(qū)、和惰性區(qū)看為整體的控制對象，Gm()是控控制量干擾，為輸出測量干擾。在常規(guī)的串級控制中，收稿日期：2013．10．1O；修回日期：201

6、3—11-22作者簡介：王小龍(1988—)，男，江蘇人，碩士研究生，E-mail：tghy5569033@163．com聯(lián)系人：許必熙(196o__)，男，江蘇人，博士，副教授，E-mail：njxbx@njut．edu．ca350計(jì)算機(jī)與應(yīng)用化學(xué)制對象的廣義模型，r是輸入，Y是輸出，d是干擾。蹤誤差、外界擾動(dòng)和控制量輸出飽和信息等來提高控制一般大機(jī)組主汽溫控制對象是一個(gè)大慣性、大滯后效果。其中控制器的設(shè)計(jì)方法和傳統(tǒng)IMC控制方法相的對象，利用最小二乘的方法可以辨識出廣義控制對象同，而控制器∞)并沒有統(tǒng)一的設(shè)計(jì)方法，可以采用PID為。

7、】：或者其他的方法，本文控制器C采用PD控制。am=Ts+lP(2)為了便于分析，假設(shè)限幅器的輸入等于輸出i。系統(tǒng)的輸入輸出關(guān)系為：根據(jù)內(nèi)?？刂破鞯亩皆O(shè)計(jì)方法：y—————廣————10—一r一————廣——LJ_—一y：—一一—(1)過程模型G分解為Gm+和一，有1+6l，^fc【(一G．I+CG,1+6I，^fc【(一GoI+CG,Gin(s)=Gm+(s)Go—S)：其中G朋+(s)包含了時(shí)滯和當(dāng)模型準(zhǔn)確時(shí)，即，系統(tǒng)的閉環(huán)響應(yīng)函數(shù)為：RHP零點(diǎn)，Gm．S)是具有最小相位特征的傳遞函數(shù)。：：±!r一—l_f—e-~,(2)設(shè)計(jì)IM

8、C控制器，需要在最小相位．【s)上增1+cGm1+cam加低通濾波器，則控制器為：根據(jù)終值定理看出，系統(tǒng)具有較好的跟蹤性和抗干GIMC(S)=G()(3)擾性。且文獻(xiàn)[4]已經(jīng)介紹選取適當(dāng)?shù)目刂破鰿和濾波器