过热汽温控制系统μ 综合的研究

《过热汽温控制系统μ 综合的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、过热汽温控制系统μ综合的研究恒庆海　恒庆珠　鲁婧　许镇琳　贺家李摘　要：本文对惰性区具有大延迟及参数摄动的电厂锅炉过热汽温鲁棒控制问题进行了研究。指出该问题可以统一在μ综合框架之下进行处理。文中讨论了权函数的选择，求解了μ综合鲁棒PI控制器。对锅炉过热汽温控制进行了仿真研究，结果表明设计的控制器满足系统鲁棒性能要求。关键词：电厂锅炉过热气温；鲁棒控制；μ综合THEμ-SYNTHESISFORACONTROLSYSTEMOFSUPERHEATEDSTEAMTEMPERATUREHENGQinghai　HE

2、NGQingzhu　XUZhenlin　HEJiali(TianjinUniversity,Tianjin300072)LUJing(Motorola(China)ElectronicsLTD.,Tianjin300457)Abstract：Thispaperpresentstherobustcontrolproblemofsystemwithlargedelayandparameteruncertainties.Itispointedoutthatthisproblemcanbesolvedunder

3、anunifiedμ-synthesisframe.Theselectionsofweightingfunctionsarediscussed,andthePIcontrollerofμ-synthesisissolved.Thesimulationsforthetemperaturecontrolsystemarestudied.Theresultsshowthattheproposedmethodisvalid.Keywords：superheatedsteamtemperature,robustc

4、ontrol,μ-synthesis▲1　引　言　　电厂锅炉过热汽温在运行中是否具有较好的控制品质和鲁棒性(robustness)，与锅炉机组的安全、经济运行有着密切的关系。在电厂中实现过热汽温的自动调节是重要的。但对过热汽温被控对象，当工况大范围变化时，动态特性或模型参数将有很大变化。对于这类被控对象，采用基于对象模型识别的常规自适应控制器以及目前已提出的模糊自适应控制器或者基于神经网络实现的自适应控制器，由于计算量大，控制规律复杂，很难满足实时性要求［1］。文献［1］并且指出，对这类被控对象，用一套

5、固定参数的控制器不能保证各种工况下控制系统的品质；并且通过实例说明了若采用已经成熟了的常规(经典)固定参数PID串级控制系统整定方法，很难保证在所有工况范围内系统均具有较好的控制品质，甚至闭环系统将产生渐扩振荡。因此，似乎可认为串级控制系统本身对大惯性过程控制的有效性是有限的，其实不然，详见本文内容。在被控对象摄动时，现已提出的相位补偿法及状态变量控制器设计方法［2］，同常规PID串级控制设计方法一样，由于对被控对象摄动问题没有提出系统的解决方法，同样不能保证具有良好的鲁棒性能。μ综合是近年来发展的研究

6、不确定系统鲁棒性能设计的有效工具，为过热汽温的鲁棒性能设计提供了理论基础。本文研究了控制对象具有增益摄动和大延迟特性，且延迟时间可在一定范围内摄动的μ综合鲁棒设计问题，给出了μ综合鲁棒PI控制器。仿真研究表明，本文的设计方法是有效的。2　锅炉过热汽温控制问题　　锅炉过热汽温闭环系统［3］如图1。图中K1(s)、K2(s)分别为副调节器和主调节器。G1(s)、G2(s)分别为导前区及惰性区被控对象的传递函数。H1(s)、H2(s)分别为导前汽温和过热汽温测量单元。图1　过热汽温控制系统框图　　被控名义对象

7、模型为(1)(2)在串级PID控制系统仿真中，采用文献［3］中整定的参数，即K1(s)=25　　　(3)(4)H1(s)=H2(s)=0.1mA/℃　　　(5)在本文设计中，仅主调节器K2(s)(设计中记为K′2(s))采用μ综合鲁棒控制，其它环节不变。设温度调节对象惰性区具有增益和大延迟摄动，并设实际模型(此时的G2(s)记为G′2(s))为(6)设计问题是寻找一个PID控制器，使得系统在被控对象增益及延迟摄动下，不仅要保证鲁棒稳定性，而且要满足一定的性能。即要求在对象摄动下保证鲁棒性能。3　锅炉过热

8、汽温控制问题的μ综合　　图1所示的过热汽温控制问题可整理成图2的鲁棒性能标准问题［4］，图中(7)图2　鲁棒性能标准问题其中(8a)(8b)(8c)(8d)鲁棒性能需要用结构奇异值μ来分析，对图2所示系统满足鲁棒性能的充要条件是［4］(9)关于常规μ综合鲁棒性能设计见文献［4］。考虑到SISO系统的特点，本文μ值简单计算见文献［5］。　　根据(10)可取设计系统乘性不确定性权函数为(11)性能权函数的选择应具有积分特性，应使其具有低频高增益