双口内模在主汽温系统中的仿真应用.pdf

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1、第31卷第3期计算机与应用化学Vo1．31，No．32014年3月28日ComputersandAppliedChemistryMarch28，2014双口内模在主汽温系统中的仿真应用王小龙，许必熙，宋伟鑫(南京工业大学自动化与电气工程学院，江苏，南京，211816)摘要：电厂中，过热器出口蒸汽温度需要严格控制，蒸汽温度过高或过低都将对安全生产带来不利的影响，通常温度必须限定在±5℃的范围内。过热蒸汽温度控制的主要任务为保护过热器，维持其出口蒸汽温度在允许的范围内使管壁温度不超过允许的工作温度。主蒸汽温系统的控制对象具有的大时滞的特性，

2、使得串级控制难以达到满意的效果，而且参数难以调节。本文在内模控制的基础上拓展，将双口内模控制应用到主汽温控制系统中并通过Simulink分别在内模控制器无限幅和有限幅的情况下进行仿真，其仿真结果与串级控制、IMC控制系统进行比较。仿真结果表明双口内模控制在限幅的前提下，具有较好与内模控制效果。关键词：主汽温，串级控制，内模控制，双口内模控制中图分类号：TQ015．9；TP391．9；06—39文献标识码：A文章编号：1001—4160(2014)03．349—352D0I：10．11719／com．app．chem20140321辅助调

3、节器采用P控制进行粗调。辅助调节器P只存在一个参数，且容易得到。主调节器采用PID控制进行细1引言调，而PID控制器具有3个参数调节，工程上一般采用随着工业科技的发展，电厂对锅炉机组的需求也向经验整定和试凑法获得，所以整定的效果难以应付实际高参数和大容量的方向发展。锅炉中的主汽温度是电厂工况的变化。安全生产和经济效益的一个重要的参数指标，主汽温控主汽温的大迟延与机组的容量相关且受到影响的因制的主要任务是使得过热器出口蒸汽温度在允许范围内素很多，控制对象的数学模型获得较难(参数会随着时和保护过热器使壁管温度不超过允许的工作温度。当温间变化

4、和机组工况而发生改变，从而造成一定的模型失度过高时，会造成生产设备的损坏。温度过低的时候会配)，所以一般的控制很难实现。根据主汽温控制的特性造成热效率和汽轮机的内效率的降低以及影响设备的安与内模控制的优点相比较，本文选择内模控制算法。全运行【1】，所以主汽温控制是过控中的一个重要难点。本文主要对100％负荷下对喷水扰动特性对象采用3内模控制系统PID．P和IMC．P和双口IMC．P算法进行Simulink仿真，内模控制机构图如图2所示：仿真结果表明在控制器存在饱和输出的情况下，双口IMC控制在跟随性、抗干扰性和鲁棒性方面具有一定的优势。

5、2主汽温控制系统的特性主汽温控制系统中的被控对象具有大滞后、大惯性、时变的特性。工业上大多数电厂采用的串级控制，如图1所示。Fig．2ThestructureofIMC．图2主汽温内模控制器结构系统的闭环响应函数为：：—i卜—：1Fig．1ThestructureofCascadecontro1．图1串级控制结构图其中)是内模控制器，()是将辅助调节其中是导前区传递函数，是惰性区传递函数，为器、导前区、和惰性区看为整体的控制对象，Gm()是控控制量干扰，为输出测量干扰。在常规的串级控制中，收稿日期：2013．10．1O；修回日期：201

6、3—11-22作者简介：王小龙(1988—)，男，江苏人，硕士研究生，E-mail：tghy5569033@163．com联系人：许必熙(196o__)，男，江苏人，博士，副教授，E-mail：njxbx@njut．edu．ca350计算机与应用化学制对象的广义模型，r是输入，Y是输出，d是干扰。踪误差、外界扰动和控制量输出饱和信息等来提高控制一般大机组主汽温控制对象是一个大惯性、大滞后效果。其中控制器的设计方法和传统IMC控制方法相的对象，利用最小二乘的方法可以辨识出广义控制对象同，而控制器∞)并没有统一的设计方法，可以采用PID为。

7、】：或者其他的方法，本文控制器C采用PD控制。am=Ts+lP(2)为了便于分析，假设限幅器的输入等于输出i。系统的输入输出关系为：根据内模控制器的二步设计方法：y—————广————10—一r一————广——LJ_—一y：—一一—(1)过程模型G分解为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)包含了时滞和当模型准确时，即，系统的闭环响应函数为：RHP零点，Gm．S)是具有最小相位特征的传递函数。：：±!r一—l_f—e-~,(2)设计IM

8、C控制器，需要在最小相位．【s)上增1+cGm1+cam加低通滤波器，则控制器为：根据终值定理看出，系统具有较好的跟踪性和抗干GIMC(S)=G()(3)扰性。且文献[4]已经介绍选取适当的控制器C和滤波器