内模解耦控制及其在热工系统中的应用研究

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4、期：2015年3月授予学位单位：华北电力大学ClassifiedIndex:TP273U.D.C:62ThesisfortheMasterDegreeStudyonInternalModelControlwithDecouplinganditsApplicationinThermalProcessesCandidate：JiangYiyangSupervisor：Prof.WangDongfengSchool：SchoolofControlandComputerEngineeringDateofDefence：Ma

5、rch,2015Degree-Conferring-Institution：NorthChinaElectricPowerUniversity华北电力大学硕士学位论文摘要随着工业技术水平的发展，大容量、高参数的火电机组逐渐成为主流，生产规模不断扩大，设备结构和工艺流程更为复杂，对于热工系统的控制要求也越来越高。虽然经典PID控制方法广泛的应用于火电机组生产过程中，并且能够满足大部分的控制要求。但是当控制对象中存在非线性、大时滞、多变量耦合等复杂特性时，简单的PID控制难以获得良好的控制效果。因此，针对热工系统对象的

6、复杂特性，设计有效的自动控制方案，保证机组安全、经济、稳定运行，具有十分重要的理论和实际意义。本文首先综述了热工系统先进控制技术的研究现状，在此基础上以单元机组机炉协调控制系统为主要研究对象，介绍了其组成及其对象特性，并且对机炉协调系统不同的负荷控制方式进行了性能分析和仿真研究。针对机炉协调系统对象的多变量耦合特性，结合多变量解耦和内模控制的思想，引入了多变量解耦内模控制方法，提出两种机炉协调系统设计方案：1.基于改进逆向解耦的机炉协调系统内模PID控制设计，先将耦合的机炉协调系统对象解耦为多个具有典型二阶惯性环节

7、的单入单出广义被控对象，然后分别设计PID控制器，并基于内模控制原理整定PID控制器参数。2.机炉协调系统的一体化内模解耦控制器设计，将解耦思想与内模控制相结合，进而让控制器同时具有解耦补偿器和内模控制器的功能。设计中，先根据相对增益系数矩阵选择控制主通道，然后利用逆向解耦的原理设计控制器，其计算过程简单并且适用于高阶对象。在MATLAB/SIMULINK仿真环境下，仿真研究了以上两种机炉协调系统的内模解耦设计方案，实验证明，两者均能够很好的消除变量之间的耦合影响，具有良好的设定值跟踪和干扰抑制能力。关键词：热工系

8、统；机炉协调系统；内模控制；逆向解耦；I华北电力大学硕士学位论文AbstractWiththerapiddevelopmentofindustrialtechnology,large-capacityandhigh-parameterthermalpowerunitsaregraduallybecomingthemainstream.Besides,thee