基于神经内模控制算法的船舶蒸汽动力装置协调控制研究

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1、哈尔滨工程大学硕士学位论文摘要蒸汽动力装置是大型I珊自常用的—种主动力装置，它具有单机容量大、对燃料适应能力强等优点，它对船舶的机动性、续航能力等起着决定性作用。蒸汽动力装置运行时，负荷变化频繁、幅度大，对控制系统的响应性能要求高，尤其对机炉协调控制系统要求更高。主推进汽轮机经常要在大范围内做变工况运行，会出现从高工况直接速关停车，或者从停车状况直接升至某一高工况。这些情况都会对蒸汽动力装置产生强烈冲击。船用锅炉与陆地火力电站锅炉相比，体积较小，蓄热能力较差，使其应对冲击负荷的能力弱了许多，若不采用合理的机炉协调控制系统，主锅炉很难满足频繁大幅度的负荷变化要求。考虑到锅炉与汽轮机是—个具有

2、相对独立性的整体，机炉协调控制系统应充分考虑两者的特点，充分利用锅炉蓄热能力及汽轮机调节的快速性，既保证了汽轮机能够比较快速地适应负荷的变化，又不致使主蒸汽压力波动较大。通过对锅炉-i气轮机系统动态特性的分析，参考锅炉跟随汽轮机方式，完成了机炉协调控制系统的设计。通过分析机炉系统的相对增益，设计单向解耦环节，使汽轮机侧成为单变量系统，使用PID神经网络进行控制；在锅炉侧建立神经网络内模控制系统，使用PID神经网络构建控制系统的内部模型和控制器，利用内模控制的理想控制器特性，克服耦合以及外界干扰对系统的影响。最后进行仿真实验表明：这种方法能眵使机炉系统具有良好的负荷跟踪能力，并具有良好的稳定

3、性和抗干扰能力。关键词：蒸汽动力装置；机炉协调；内模控制；PID神经网络哈尔滨工程大学硕士学位论文ABSTRACTSteampowerplantisthemainpowerplantofalargeship,whichhaveseveraladvantages,suchaslargerunitcapacity,betteradaptiveabilityoffuel．Steampowerplantplaysadegisivcroleinship'sOpCl劬lg,speed,enduranceandoflm"importanttechnicalpIrfonnanee．Whensteampow

4、erplantis晖嘲她自eq啦mcl础esintheload,largem咄thecontrolsysteminresponsetothehighpe瓶)n撇req岫ts,SOwell-designedcontrolsystemisverynecessary．Turbineoftenhadtomakechangeswithinawiderdrlgeofoperatingconditions,SOl／lelimesdirecttOparkingfromratedspee6and9嗍：Ile醯【n懿directlyleapiIlgfromtheparkillgtoaslateofspeect

5、Inthisway,thesteampowerplantmustbeartotheimpactload．Comparedwithboilerinthermalpowerstation,themainboilerinshipwassmallerandlessheatstoragecapacity．Iftherewasnoreasonablecoordinatedcontrolsystem,themainboilerwillbedi伍culttomeetthefrequentchangingrequirementsofheloaATheBoilerandTurbineisawholewitha

6、relativeindepc驰慨therefore,Cooldin碰onConnolSystem(ccs)shouldtakefull泓：r．ountofboiler舡试turbirletSfeaturesmakefulluseoftheboiler'sheatstovdgecapacityandturbine'srapidregulatingability．Notonlyensuresthettabimcouldbequicklyadaptedtoloadchanges,alsowithoutcausinglargefluctuationofmainsteampressure．Inthi

7、spaper,anewCCSisintroduced越c0她t0thedynamiccharacteristicsoftheboiler-turbinesystem,basedonboiler-follow-turbine．UnidircctiomldecouplemethodisbeenusedfordecoupletheMIMOsystem,thentheturbinesidebecomeasinglevariabl