控制算法对主汽温控制一致性的研究 study on control algorithm of main steam temperature control consistency.pdfVIP

第29卷第7期 电力科学与工程 V01．29．No．7 2013年7月 ElectricPowerScienceand Engineering Jul．，2013 控制算法对主汽温控制一致性的研究 郑 芹，孙海蓉 (华北电力大学控制与计算机工程学院，河北保定071003) 摘要：主汽温对象具有大惯性、大滞后特性且对象参数随负荷变化较大，属于高阶惯性对象的特性。针 对主汽温对象，采用了串级PID控制方法、二阶超前／滞后PID串级控制方法两种不同的控制算法，设计 了两种控制主汽温对象的控制系统。在MATLAB环境下对两种控制算法进行仿真研究，通过编程计算每 种算法的开环传递函数和闭环传递函数，分析频域特性曲线Bode图和时域阶跃响应曲线，比较各项动态 指标，分析并比较最终的结果，得出了各控制算法对主汽温度这种高阶惯性对象的控制效果是否一致性 的结论。 关键词：主汽温度；控制算法；一致性 中图分类号：TM73文献标识码：A DOI：10．3969／j．issn．1672—0792．2013．07．010 扰动。下面分别介绍在上述三种主要扰动作用下， 0 引言 主汽温对象的动态特性。 1．1蒸汽流量(负荷)扰动下主汽温对象的动态 热力系统中的热工过程大多属于高阶惯性系 特性 统，高阶喷性系统是一类多容、变化缓慢的动态 引起蒸汽流量扰动的原因有两个：一是蒸汽 系统…。因为高阶系统复杂，为研究其特性，有 母管的压力变化；二是汽轮机调节汽门的开度变 很多的控制算法。但不同的控制算法的研究结果 化…。主汽温是随流量D的增加而升高的。动态 是否一致需要进一步讨论。 特性曲线如图1所示。其特性可以用一阶惯性环 现代锅炉机组大多采用大容量、高参数、高 D 效率的大型锅炉，其过热器管道相应地加长，结 构也更复杂。在蒸汽流量、烟气传热量、减温水 流量等因素的共同作用下，主汽温对象除了具有 0 多容大惯性、大迟延特性之外，往往表现出一定 的非线性和时变特性心1。因此，可以利用主汽温 作为被控对象，本文重点讨论串级PID控制方法 和二阶超前／滞后PID串级控制方法两种不同的控 制算法在主汽温控制上的一致性。 1 主汽温被控对象的动态特性 在锅炉运行中，影响过热器出口蒸汽温度变 图1锅炉负荷扰动下主汽温的阶跃响应曲线 Mainstealn ofthe stepresponse 化的原因很多，但归纳起来，扰动主要有以下三 Fig,．1 temperature disturbance 种：蒸汽流量扰动、烟气传热量扰动、减温水量 curveunderboilerload 收稿日期：2013—02—27。 万方数据 第7期 郑芹，等控制算法对主汽温控制一致性的研究 49 节和纯时延环节串联的传递函数来近似。对象动 ％ 态特性的特点是有迟延、有惯性且有自平衡能力。