亚临界燃煤机组动态建模及非线性控制应用研究

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1、华中科技大学博士学位论文亚临界燃煤机组动态建模及非线性控制应用研究姓名：卓旭升申请学位级别：博士专业：热能工程指导教师：周怀春20080604华中科技大学博士学位论文线性化，因此，该控制系统能够使机组在大范围内跟随指令要求且保持稳定。基于泰勒级数展开式的非线性模型预测控制方法可以导出解析形式的控制规律，避免了在线滚动优化的计算负担。因而，在复杂的过程控制中具有明显的优点。本文将这种控制方法引入到一台燃油火电机组的控制研究中。为了克服机组的某一状态变量不可测量的缺陷，将控制器的实现形式采用为模型状态反馈内模控制结构。这样，一方面可以避免设计非线性观测器的麻烦，另一方面也增强了控制系统的抗

2、干扰能力。通过证明发现，该设计方案具有一定的鲁棒性。关键词：双线性拟合法;过热蒸汽特性;辐射能信号;燃煤机组模型;微分几何控制法;非线性模型预测控制法II华中科技大学博士学位论文ABSTRACTTomatchfrequentvaryingelectricitydemandsfromthepowernetwork,thegrid-connectedgenerateunitsinthecoal-firedpowerplantshavetobeoperatedoverwidevaryingoperationrange.Duringthecourse,theseverenonlinearity

3、ofboiler-turbineunit,thecouplingvariablesandtime-varyingparameteretalusuallydegradetheperformanceoftheexistingcontrolsystem,sometimecanconfuseitandthemanualregulationisswitched,thentheunitoperationsafetyandeconomycanbebadlydecreased.Oneofthesuitablemethodstoovercomethesechallengesistodeveloptheh

4、igh-performancecontrolsystem.Investigatingthedynamicoftheunitandmodelingitarethekeybasalworkfordevelopingthehigh-performancecontrolsystem.Thesuper-heaterisasignificantpartofthelarge-scalecoal-firingpowergeneratingunit,andthesteampressureandtemperatureoutofitarethemajorobjectiveparameters.Inthest

5、udy,firstly,anewbilinearfitmethodwhichcandeterminetheexpressionofthetwovariablesfunctionisdevelopedandproved,thenthethermodynamicpropertyofsuperheatedsteamisviewedandthesimpleexpressionsoftheenthalpyanddensityofsuperheatedsteamarededucedthroughbilinearfit.Inthework,themodelofsuper-heaterissetupb

6、asedonfirst-principleequations(mass,energybalanceetal).Influenceofsteammassflowrate,heatfluxrateanddesuperheatingspraywatermassflowrateonthedynamicperformanceofsuperheatedsteampressureandtemperatureisshowninthemodel.Thedelaytimeconstantanddynamiccoefficientofthefuelsystemandthethermalinertiaofth

7、eevaporatorinboilerarethemajorelementswhichaffecttheboilertoresponsetotheloadcommand.Inthestudy,thedynamicmodelofthefuelsystemandevaporatoraresetupbasedonthemassandenergybalanceequations.Thefurnaceradiationenergysignal,displ