基于动态矩阵-状态反馈的主蒸汽温度控制-论文.pdf

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1、第30卷第6期电力科学与工程Vo1．30，No．64l2014年6月ElectricPowerScienceandEngineeringJun．，2014基于动态矩阵一状态反馈的主蒸汽温度控制李荣，杨勇，张君(南京工程学院能源与动力工程学院，江苏南京211167)摘要：针对主蒸汽温度对象惯性大、阶次高、难于控制的特点，提出一种基于动态矩阵一状态反馈的控制策略。该策略首先设计导前内回路来及时消除减温水扰动；然后通过二项式定理设计状态反馈矩阵，改变对象极点分布，以改善其动态特性；最后针对广义被控对象设计动态矩阵控制器，保证整个控制系

2、统性能。与混沌PSO优化的串级PID控制系统的对比研究，验证了该策略的有效性。关键词：状态反馈；动态矩阵；主蒸汽温度；二项式定理中图分类号：TP273．3文献标识码：ADOI：10．3969／j．issn．1672—0792．2014．06．009于二项式定理的极点配置策略为这类对象的极点0引言配置提供了一种简易方法。基于上述考虑，本文提出了基于动态矩阵一状主蒸汽温度是火电厂中重要的监控参数，关态反馈的主蒸汽温度控制策略。首先根据二项式系着机组运行的安全性和经济性。但是，主汽温定理设计状态反馈矩阵，配置对象极点，得到具对象阶次高

3、、惯性大，动态响应过程慢，采用常有良好动态品质的广义被控对象，然后，针对规的串级PID控制策略，会造成控制系统调节时广义被控对象，设计动态矩阵主控制器，保证系间长，超调量大。统的性能。动态矩阵算法是一种常用的预测算法，具有模型要求低、控制效果好、在线计算方便等优点，1动态矩阵控制算法已被广泛应用于工业控制中。它根据预测模型对未来时刻的输出进行预测，并通过预测结果，优动态矩阵是一种基于被控对象非参数模型的化控制器输出，保证系统具有较好的性能。在动控制算法，它以工业中易于获取的阶跃响应模型态矩阵控制中，预测模型由被控对象的阶跃响应作

4、为内部模型，系统控制结构简单，具有良好的得到，由于主蒸汽温度对象动态响应过程比较慢，鲁棒性，能很好地适应对象的结构、参数和环境若直接采用动态矩阵算法控制主汽温对象，会造变化等不确定因素的影响”。成整个控制过程的稳定时间过长。如果能先动态矩阵控制算法原理图如图1所示，主要改善被控对象的动态特性，然后再设计动态矩阵包括：预测模型、反馈校正、滚动优化。控制器，则系统可以达到更好的控制性能。1．1预测模型状态反馈是改善对象特性的一种有效方法，y(k+1)=AAU()+A。U(k一1)(1)通过设计状态反馈矩阵，将对象的极点配置到合式中：

5、y(k+1)=[Y(k+1／k)，⋯，Y(k+P／k)]；适的区域，可以得到动态时间小、响应速度高、au(k)=[△M(k)，⋯，△(k+M一1)]；动态品质好的广义被控对象⋯。对于主蒸汽温(k一1)=[M(k—N+1)，⋯，M(k一1)]；度对象，按常规线性系统理论的极点配置方法设计状态反馈，将导致较为繁琐的矩阵运算，而基收稿日期：2014—01—04。作者简介：李荣(1987一)，男，助教，研究方向为热工过程非线性建模和优化控制，E-mail：neepu—lr@163．com。A—．．．．=．．L42电力科学与工程2014正

6、ⅡO一0～一Ⅱ～o一～Ⅱ一2基于二项式定理的极点配置～o状态反馈是改善对象特性的有效方法，而基于二项式定理的极点配置为一类对象提供了设计状态反馈阵的简易方法。若对象的传递函数可以用式(5)表示：图1动态矩阵控制图n一。。：，、G(s)：G；(s)()(5)OA=舢；不失一般性，假设：4，则高阶惯性对象的1●●●●●●，●J状态反馈极点配置的示意图如图2所示。1．2反馈校正由于模型误差和干扰等的影响，系统的输出图2状态反馈极点配置的示意图预测值需在预测模型输出的基础上，用实际输出图2所示系统的闭环传递函数为：误差修正，即：Y(s)

7、G(s)yP(+1)=Y(+1)+h[Y()一Y()]=R(s)1+khG2(s)H(s)(6)AAU()+A。ZlU(一1)+P()(2)式中：+ll'+h+ll3／T2s+1＼，(s)：=(T2s4(T2s(+1)=[Yp(+1)，(+2)，⋯，Yp(+p)]；一～一e()=y()一Y()；(。㈩h=[h．，h，⋯，h]。当G(s)H(s)》1，则1．3滚动优化最优控制律的二次性能指标如式(3)：R(khGH=k州，对象特征s)：(s)(s)hH(s)，’～一=[(+1)一(k+1)rQ[(+1)一方程由(s)决定，根据二项

8、式定理，取h=，Y，(+1)]+△()RAU()=h=4k；，h，=6k；，h=4k，h=，则有，[AAU()+A。U(一1)+he()一Y(+l，(s)111)]Q一一ss[AAU()+A。U(一1)+he()一Yr(+1)]+(厂,AU()RAU()(3)其