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    188宝金博页面版: 锅炉水位控制系统的串级广义预测控制

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    内容提示： 第30卷第11期2010年11月电力自动化设备El ectri c Pow er Autom ati onEqui pm entV01．30 N o．1lN ov．2010 o锅炉水位控制系统的串级广义预测控制张嘉英．王文兰( 内蒙古工业大学电力学院，内蒙古呼和浩特010080)摘要：针对火电厂锅炉汽包水位对象的复杂非线性动态特性，为提高水位系统控制的可靠性和安全性．设计串级广义预测控制( CG PC) 结构。内回路采用PID控制可以快速消除给水流量的扰动．外回路采用具有滚动优化和反馈校正功能的CG PC控制结构，有效克服了蒸汽流量的扰动。仿真结果表明．应用该方法得到的CG PC．PID控制系统具有较高的预测精度和良好的抗扰动性，提高...

    文档格式：PDF | 页数：5 | 浏览次数：18 | 上传日期：2011-05-18 14:40:26 | 文档星级：
    第30卷第11期2010年11月电力自动化设备El ectri c Pow er Autom ati onEqui pm entV01．30 N o．1lN ov．2010 o锅炉水位控制系统的串级广义预测控制张嘉英．王文兰( 内蒙古工业大学电力学院，内蒙古呼和浩特010080)摘要：针对火电厂锅炉汽包水位对象的复杂非线性动态特性，为提高水位系统控制的可靠性和安全性．设计串级广义预测控制( CG PC) 结构。内回路采用PID控制可以快速消除给水流量的扰动．外回路采用具有滚动优化和反馈校正功能的CG PC控制结构，有效克服了蒸汽流量的扰动。仿真结果表明．应用该方法得到的CG PC．PID控制系统具有较高的预测精度和良好的抗扰动性，提高了系统的静态和动态性能指标．CG PC—PID串级控制系统控制性能优于常规PID．PID串级控制系统。关键词：广义预测控制；CG PC—PID串级控制；锅炉；水位；M atl ab；仿真中图分类号：ri m13；TK223．6+7文献标识码：A文章编号：1006—6047( 2010) 11—0075—040引言广义预测控制( G PC) 是随着自适应控制的研究而发展起来的一种预测控制方法。G PC基于参数模型．引入了不相等的预测水平和控制水平．系统设计灵活方便，具有预测模型、滚动优化和在线反馈校正等特征，呈现优良的控制性能和鲁棒性。串级广义预测控制CG PC( Cascaded G eneral i zedPredi cti veContr01) 是在G PC算法的基础上发展起来的一种针对具有串级控制结构对象的新型控制算法．其控制结构最大的特点是采用一个串级广义预测控制器代替传统的PID控制器．减少了调节参数的数量．缩短了整定时间．同时具有广义预测控制的优点。并保持优良的控制效果。将CG PC应用到锅炉汽包水位的控制中。发挥其对模型要求低、控制性能良好和易于实现的特点．从而满足热工过程控制的要求。这在理论和工程实践中都具有重要的意义["】。1CG PC的基本原理1．1预测模型内环模型和外环模型分别如式( 1) 和式( 2) 所示。Al (g-1)l ，(￡)=Bl (g一)u(t-1)+Cl (q-1)参l (t)／8A2(q。1沙(t)=B2(q_1)v(t-1)+G(g。1)南(￡)／8Al (g一1)=1+al l q-1+?+口虬口一～A2( q-1) =1+a21q-1+? +口砘g嘞曰1(9—1)=bl o+buq一1+?+bl m 。q4～1曰2( g一) =b∞+b21q。1+?+b‰2q一毗其中，81( 9_1) 、B2( q。1) 的若干首项元素可以是零，表示对象相应的时滞数；q一是后移算子，表示退后一个采样周期相应的量；6=1一q。1为差分因子；岛(￡)、彘(t)(1)(2)收稿日期：2010—03—08：修回日期：2010—07—29。基金项目：内蒙古工业大学科学研究项目( X200938)表示零均值随机的噪声序列；通常设系数C，( 口一) =l 、G(一)=1；l ，(￡)为可以测量的中间量；狂(t)为控制量。1．2滚动优化串级广义预测控制算法中关于控制系统预测输出的获得方法与基本的预测控制是相同的。系统在t时刻对第k步的预测输出为A2(g一1)y(f+Ij }It)=口2(q一1)l ，(￡+||}一1)+曼(t+||})／6(3)根据CARIM A模型。利用至t时刻为止的输入、输出的已知数据．对t+k时刻的系统输出进行预测．引入下列Di ophanti ne方程：量k(q一1)A2(q一1)6+g“ f’ 强(g一1)=1其中，既、如是由A：(g以)和预测长度唯一确定的多项式。将式( 4) 代人式( 2) 并整理得到：(4)A2(q。1)y(t+kl t)=B2(q一1)A2(g一1)占E强(g一1)×v( t+k一1) +F强[召2( q。) v( t-1) +玉(t)／8+Ezk(q一)参(￡+后)]考虑到噪声彘( f+蠡) 未来时刻为零均值，式( 5)整理可得：(5)A2(q4)y(t+kl t)=曰缸(g-1)_l ，(t+后一1)+F珏(g-l 沙(#)Bk(q-1)=曰2(g-1)量k(g_1)艿式( 6) 是对外环CARIM A模型式( 1) 引入D i o．phanti ne方程得到的关于中间量v( t) 的预测输出值多(f)。为了得到关于控制量研(t)的预测输出值多(￡)，进而得到串级广义预测控制器，可以对式( 6) 再引入Di ophanti ne方程式( 4) ，整理得到：(6)Y( t+kl f) =E缸( g。) v( t+k-1) +F缸(q一1)l ，(f)+，强(g一1)y(t)E么(g-1)=曰2(g_1)互么(g-1)，Fk(q．1)=一q‘ 一282Ezt根据式( 1) ，式( 7) 中的中间量l ，用控制量口替换。可得到：(7)万方数据

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