發電機組熱工對象自抗擾控制及其參數優化.pdf

1、發電機組熱工對象熱容量較大，擾動較多且變量間存在耦合，控制大滯后、時變特性明顯。變工況下，以穩定性、安全性為原則的傳統 PID控制器往往難以在線整定其參數與增益，動態過程調節難以保證最優，自適應能力及魯棒性差。自抗擾控制（Active Disturbances Rejection Control，ADRC）不依賴對象模型，能夠估計并補償系統的內、外擾動，且依據狀態誤差矢量進行非線性反饋調節，有效抑制擾動，自適應性強。論文研究了兩類典型發

2、電機組熱工對象自抗擾控制問題：超臨界機組燃水比(Firing Rate to Feed Water Ratio，FR/FW)及核電站蒸汽發生器(Steam Generator, SG)水位控制。
　　燃水比控制作為超臨界直流鍋爐控制的關鍵與難點，其控制效果制約著機組整體控制水平。超臨界燃煤發電機組的大延遲及多變量耦合、負荷變動和煤質多變制約機組燃水比控制，常規控制常常引起燃料量或給水量調節過量，使鍋爐遠偏離于設計工況運行，進而危害

3、機組運行安全。超臨界直流機組是以燃料量和給水量為輸入變量，微過熱蒸汽焓值和主蒸汽壓力為輸出變量的兩輸入兩輸出模型。燃水比控制，必須協調燃料、給水動作來響應負荷變化。其控制系統可看作由微過熱蒸汽焓回路與主蒸汽壓力回路兩個單回路構成，針對上述獨立回路，提出相應自抗擾控制方案，將回路間耦合視為各自外擾，并利用自抗擾擾動估計能力實時估計耦合回路間的動態擾動，并用前饋方式予以動態補償，實現燃水比解耦控制。仿真實驗結果表明，此解耦控制方案相對傳統

4、PID解耦控制，變工況適應能力更好，且具有優異的動靜態性能。
　　蒸汽發生器故障是壓水堆核電站非計劃停堆及電廠容量因子損失的主因之一。為此，引入SG水位自抗擾控制。通過擴張狀態觀測器實時估計系統內、外擾動，并用前饋方式動態補償；同時，根據狀態誤差矢量進行非線性反饋調節，緩解控制系統快速與超調之間的矛盾。因自抗擾控制策略參數眾多，且尚未有統一調試規范，參數整定通常依靠試湊，工作量較大整定困難，工程實踐中難以推廣應用。而且SG虛假水位

5、的存在使水位特性辨識難以實現，為此引入結構簡單具備快速、精確辨識能力的二階對角遞歸神經網絡(Second-order Diagonal Recurrent Neural Network, SDRNN)，用其及時跟蹤SG水位Jacobian信息，動態辨識水位變化率，實時優化自抗擾控制器參數。分別在水位、蒸汽、給水擾動及負荷變動工況下，進行SG水位SDRNN-ADRC仿真實驗，結果表明，此SG水位控制方案能有效抑制瞬時虛假水位，辨識性能與控