【正文】 鍋爐、汽輪機(jī)子系統(tǒng)運(yùn)行正常，也就是說(shuō)要提南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 8 頁(yè) 高基礎(chǔ)自動(dòng)化水平。 (4)協(xié)調(diào)外部負(fù)荷請(qǐng)求與主 /輔設(shè)備實(shí)際承受能力的關(guān)系。本畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)于單回路控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的控制器結(jié)構(gòu)選型和控制器參數(shù)的整南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 5 頁(yè) 定進(jìn)行了仿真研究。 （ 2） 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)被控對(duì)象的模型分析 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的被控對(duì)象是一種存在強(qiáng)烈耦合特征的、復(fù)雜的多變量系統(tǒng)。 國(guó)電北侖電廠 1 000 MW 超超臨界機(jī)組工藝過(guò) 程，提出了超超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)控制優(yōu)化方案， 采用了一系列改進(jìn)措施來(lái)改善過(guò)程協(xié)調(diào)性與動(dòng)態(tài)品質(zhì)，如加快鍋爐動(dòng)態(tài)響應(yīng)的并行前饋控制，在鍋爐主控制器中通過(guò)變參數(shù)控制，對(duì)進(jìn)入給水指令的鍋爐主指令進(jìn)行分解，然后通過(guò)反饋信號(hào)來(lái)校正前饋等，獲得了滿意的效果 ??08 。 (4)基于簡(jiǎn)化的建立在傳遞函數(shù)基礎(chǔ)上的單元機(jī)組動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型來(lái)設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)無(wú)法考慮相關(guān)系統(tǒng)相對(duì)較弱的禍合關(guān)系的影響及機(jī)組的動(dòng)態(tài)時(shí)變性等 ??02 。 從目前工程領(lǐng)域的應(yīng)用來(lái)看，無(wú)論是直接能量平衡協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)還是間接能量平衡協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)都屬于近似解禍設(shè)計(jì)方法范疇。 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)把鍋爐和汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組作為一個(gè)整體進(jìn)行控制，采用了遞階控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，把自動(dòng)調(diào)節(jié)、邏輯控制、聯(lián)鎖保護(hù)等功能有機(jī)的結(jié)合在一起，構(gòu)成一種具有多種控制功能，滿足不同運(yùn)行方式和不同工況下控制要求的綜合控制系統(tǒng)。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 2 頁(yè) 第一章 緒論 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的研究目的及意義 近年來(lái)，隨著我國(guó)電力工業(yè)體制改革及電力建設(shè)步伐的加快，長(zhǎng)期制約國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平提高的電力緊缺問(wèn)題基本得到緩解。 PID controller using integral separation 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 目錄 前言 .................................................................. 1 第一章 緒論 .......................................................... 2 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的研究目的及意義 ............................ 2 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀 .................................. 2 ..................................... 3 研究?jī)?nèi)容與研究計(jì)劃 ............................................... 4 第二章 機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)概述 ......................................... 6 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)概述 ??12 .............................................. 6 ....................................... 8 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型分析 ..................................... 10 超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的特點(diǎn) ............................... 10 超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 .......................... 15 第三章 多變量耦合系統(tǒng)概述 .......................................... 21 概述 ............................................................. 21 前饋補(bǔ)償解耦法 .................................................. 27 對(duì)角矩陣法 ....................................................... 28 解耦控制效果比較 ................................................ 34 ??5 ................................................... 34 ............................. 41 ........................... 46 小結(jié) ............................................................. 51 第四章 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的控制策略 ...................................... 53 機(jī)跟爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) .............................................. 54 補(bǔ)償鍋爐側(cè)擾動(dòng)的機(jī)跟爐協(xié)調(diào)系統(tǒng) ............................. 54 補(bǔ)償汽機(jī)側(cè)擾動(dòng)的機(jī)跟爐協(xié)調(diào)系統(tǒng) ............................. 55 實(shí)現(xiàn)雙向補(bǔ)償?shù)臋C(jī)跟爐協(xié)調(diào)系統(tǒng) ............................... 56 爐跟機(jī)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) .............................................. 57 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 補(bǔ)償鍋爐側(cè)擾動(dòng)的爐跟機(jī)協(xié)調(diào)系統(tǒng) ............................. 57 補(bǔ)償汽機(jī)側(cè)擾動(dòng)的爐跟機(jī)協(xié)調(diào)系統(tǒng) ............................. 58 實(shí)現(xiàn)雙向補(bǔ)償?shù)臓t跟機(jī)協(xié)調(diào)系統(tǒng) ............................... 58 第五章 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的仿真研究與分析 ............................... 60 解耦后單回路控制系統(tǒng)的整定 ..................................... 60 前饋法閉環(huán)解耦與等效單回路控制效果的比較 ...................... 67 前饋法閉環(huán)解耦后的整定 ..................................... 67 前饋補(bǔ)償法閉環(huán)解耦控制系統(tǒng)與等效單回路控制系統(tǒng)的仿真比較 72 對(duì)角矩陣法閉環(huán)解耦與等效單回路控制效果的比較 .................. 74 對(duì)角矩陣法解耦后的整定 ..................................... 74 對(duì)角矩陣法解耦控制系統(tǒng)與等效單回路控制系統(tǒng)的仿真比較 ..... 79 小結(jié) ............................................................. 81 第六章 改進(jìn)積分算法的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)仿真研究 ......................... 82 采用積分分離 PID控制器的仿真研究 ............................... 82 小結(jié) ............................................................. 87 第七章 結(jié)論 ......................................................... 89 參考文獻(xiàn) ............................................................. 90 致謝 ................................................................. 92 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 1 頁(yè) 前言 眾所周知，我國(guó)現(xiàn)階段正處在電力建設(shè)的高峰期。 According to these characteristics, need to decouple control unit, then to control algorithm was improved, make the system more stable operation 。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。Again, through the calculation of relative gain mathematical model, the result shows that ,this system is based on turbine follow coordinated control system 。 目前，超臨界機(jī)組是我國(guó)新 建或擴(kuò)建火力發(fā)電廠的主流機(jī)組，隨著越來(lái)越來(lái)多的大容量、高參數(shù)機(jī)組的投運(yùn)，現(xiàn)代化電力生產(chǎn)對(duì)機(jī)組運(yùn)行安全性、經(jīng)濟(jì)性要求的提高，使其自動(dòng)化水平也得到了很大的提高，自動(dòng)化已經(jīng)在生產(chǎn)過(guò)程中起到了至關(guān)重要的作用。對(duì)單元機(jī)組來(lái)說(shuō)，也就是對(duì)其協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)提出了更高的要求。另一種是從能量平衡的觀點(diǎn)出發(fā)，將協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)分為直接能量平衡 (DEB)和間接能量平衡系統(tǒng) (IEB)兩大類(lèi)。因此無(wú)法考慮系統(tǒng)的不確定性擾動(dòng)、非線性等因素。Braun 公司的 Symphony 分散控制系統(tǒng)，其協(xié)調(diào)控制方案采用以機(jī)跟爐為基礎(chǔ)的 IEB 控制方案 ??03 。對(duì)于日本的南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 4 頁(yè) 日立公司的 HAICS1000 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)以鍋爐跟隨為基礎(chǔ)，從能量的角度來(lái)看它以功率指令信號(hào)作為前饋，所以它也是能量間接平衡系統(tǒng) (IEB)。 （ 3） 對(duì)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)對(duì)象進(jìn)行解耦研究 由以上的分析可知，單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是以鍋爐燃料量、汽輪機(jī)閥門(mén)開(kāi)度、給水量為輸入，鍋爐主蒸汽壓力、機(jī)組實(shí)際發(fā)電功率、中間點(diǎn)焓值為輸出的多變量系統(tǒng)。由于本次課程設(shè)計(jì)所選用的數(shù)學(xué)模型的階次較低，在采用積分分離 PID控制算法時(shí)，只能顯著的降低超調(diào)量，調(diào)節(jié)時(shí)間幾乎與標(biāo)準(zhǔn) PID控制算法的一致。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 7 頁(yè) 圖 22 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的組成 協(xié)調(diào)主控系統(tǒng)主要由三部分組成： 第一部分為機(jī)組指令處理回路，用以協(xié)調(diào)機(jī)組能力與電網(wǎng)需求的平衡，根據(jù) AGC 指令或本機(jī)的運(yùn)行人員指令（目標(biāo)指令），經(jīng)運(yùn)算處理，給出在幅值大小和變化率均為機(jī)組可能接受的實(shí)際機(jī)組功率指令 ULD（ Unit Load Demand）。 一、以鍋爐跟隨為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) 這種協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是在鍋爐跟隨控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加相應(yīng)的環(huán)節(jié)形成的，原理如圖 23 所示： 圖 23 以鍋爐跟隨為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) 正常運(yùn)行時(shí)汽輪機(jī)側(cè)閉環(huán)調(diào)功、鍋爐側(cè)閉環(huán)調(diào)壓 +ULD 前饋。汽輪機(jī)側(cè) PI 調(diào)節(jié)器輸入為 ? ? TPNULDKP ??? )(s ，可理解為負(fù)荷變化（增加）時(shí)，動(dòng)態(tài)改變（降低）了壓力定值，以放出蓄能。當(dāng)外界負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，負(fù)荷指令同時(shí)送到機(jī)、爐主控制器，對(duì)汽輪機(jī)和鍋爐發(fā)出負(fù)荷 控制指令，改變汽輪機(jī)的進(jìn)汽量和鍋爐的燃燒率，利用鍋爐的蓄能快速響應(yīng)負(fù)荷需求，同時(shí)通過(guò)改變?nèi)紵蕪亩淖冞M(jìn)入鍋爐的能量，保持機(jī)組輸入能量與輸出能量的平衡。隨著鍋爐朝著大容量參數(shù)的方向發(fā)展 ,超臨界機(jī)組日益顯示其諸多優(yōu)點(diǎn) ,不僅煤耗大大降低 ,排污量也相應(yīng)減少 ,經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。當(dāng)燃水比失去平衡時(shí) ,利用汽包中的存水和空間容積暫時(shí)維持鍋爐的工質(zhì)平衡關(guān)系 ,以保持各段受熱面積不變。 發(fā)展超臨界機(jī)組已成為我國(guó)電力行業(yè)的主要方向之一。 (a)汽輪機(jī)調(diào)門(mén)開(kāi)度擾動(dòng)； (b)然料量擾動(dòng)； (c)給水流量擾動(dòng) 圖 26 超臨界直流鍋爐動(dòng)態(tài)特性曲線 三、超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)控制特點(diǎn) 1．機(jī)、爐控制耦合 汽輪機(jī)和鍋爐之間的非線性耦合是超臨界機(jī)組難點(diǎn)之一，常規(guī)的控制系統(tǒng)難以達(dá)到好的控制效果。 直流鍋爐汽水一次性循環(huán)特性，使超臨界鍋爐動(dòng) 態(tài)特性受末端阻力的影響遠(yuǎn)比鍋筒式鍋爐大。 2．非線性特性強(qiáng) 超臨界機(jī)組采用超臨界參數(shù)的蒸汽 ,其機(jī)組的運(yùn)行方式采用滑參數(shù)運(yùn)行，機(jī)組在大范圍的變負(fù)荷運(yùn)行中，壓力運(yùn)行在 10MPa~。 超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 超臨界單元機(jī)組可以看成一個(gè)三輸入三輸出的多變量調(diào)節(jié)對(duì)象 , 如圖 27所示。為了滿足可辨識(shí)性 , 辨識(shí)數(shù)據(jù)是從長(zhǎng)期記錄的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)中選取汽機(jī)輸出功率在 100 %工況附近小范圍變化的一段。數(shù)據(jù)的去噪采用軟閾值處理方法。 當(dāng)回路間存在嚴(yán)重耦合時(shí)，即使采用最好的回路匹配也得不到滿意得控制效果。μ2=B。元素 ij? 可以寫(xiě)作： rryjijiijijij yyqp??? ??????? 上式即為 μj 到 yi 這個(gè)通道的相對(duì)增益，矩陣 ∧ 則稱為相對(duì)增益矩