基于自抗扰串级控制的蒸汽发生器水位多模型控制方法 multi-model control based on cascaded adrc for water level of steam generator.pdfVIP

第32卷第3期 电力自动化设备 V01．32No．3 ElectricPowerAut。mati。n Mar．2012 @2012年3月 Equipment 基于自抗扰串级控制的蒸汽发生器 水位多模型控制方法 程启明，汪明媚，薛 阳，胡晓青，王映斐 (上海电力学院电力与自动化工程学院，上海200090) 摘要：提出了基于自抗扰串级控制的蒸汽发生器水位多模型控制方法．其内回路采用比例控制．以快速消除给水扰 动，而外回路采用二阶自抗扰控制，利用扩张状态观测器对系统的内扰和外扰实时估计，采用前馈方式给予补偿，并通 过非线性反馈控制改善控制系统的快速性和稳定性。原串级控制结构不变，但外回路采用多模型自抗扰控制，从而实 现全工况运行的自适应控制。仿真结果表明所提控制方法能实现大范围内平滑、快速、精确控制．其系统的鲁棒性和抗 干扰能力优于常规串级PID控制方法． 关键词：蒸汽发生器；水位控制；多模型切换；自抗扰控制；串级PID控制 172 文献标识码：A 中图分类号：TL362；TK 器输出的加权和．通过在线计算模型匹配程度和控制 0引言 权重来适应对象模型参数的突变。计算机仿真证明 了所提方法的可行性和有效性。 Generator) 目前．许多学者对蒸汽发生器SG(Steanl 水位控制进行了研究．一些先进的控制方法．如自适 1 SG水位的多模型控制系统结构 应控制、最优控制、预测控制等被用于解决SG水位 1．1 控制系统的总体结构 控制问题[卜引，但这些控制存在算法复杂、依赖于对象 的精确模型等缺点。随着智能控制的发展．模糊控制 以及神经网络控制也被用于SG水位控制中[4-5]．但前 系统的结构。核电厂SG水位控制一般都采用三冲量 者控制精度低，自适应能力差，后者存在训练时间长、 串级PID控制方法，3个冲量分别为水位日、给水流 易陷入局部最优等缺点．因此这些方法在SG水位控 量Q。和蒸汽流量Q。。外环主控制器负责对水位日进 制应用上还存在困难。 行控制，外环的输出作为内环副控制器的输入．内 多模型控制是为解决系统动态特性随工况变化 环负责对Q。进行控制，它通过流量PID环节使p， 的复杂工业过程控制的一种全程有效方法E64]．对不与Q。快速达到基本平衡，使系统基本稳定．从而避 同子空间的数学模型单独设计其局部控制器．然后选 开“假水位”对系统控制的影响。采用串级控制主要 择一种局部控制器输出切换方法将所有局部控制器 是为了快速克服扰动．严格控制主变量．确保主变量 组合成全局控制器。自抗扰控制ADRC[10-11](Active无余差。副变量是为主变量设置的，容许其在一定范 Disturbance Contr01)是一种结合了经典围内波动，因此主、副调节器分别起定值控制、快速随 Rejection PID技术和现代控制理论的优点的非线性PID控制 动控制作用，通常分别采用PID、P控制。由于在对SG 器，采用非线性控制律实现优良的控制性能．能对被 水位进行实际控制的过程中存在惯性、非线性以及 控对象的内扰和外扰进行自动补偿。文献『12]利用 测量误差等问题．且不同工况下水位特性参数变化范