锅炉主蒸汽温度控制系统预测控制设计与仿真

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1、第30卷第7期计算机仿真2013年7月文章编号：1006-9348(2013)07—0392—04锅炉主蒸汽温度控制系统预测控制设计与仿真杜文墁，韩璞(华北电力大学，河北保定071003)摘要：研究锅炉主蒸汽温度系统的控制问题，针对某600MW超临界机组主蒸汽温度控制系统大迟延、大时间惯性的特点，建立了内模控制器和IMC-PID控制器。针对相同的被控对象，用matlab的simulink搭建仿真回路，对不同控制器的控制效果进行了仿真，分析了不同滤波器时间常数下的调节时间和系统鲁棒性。最后将IMC控制、IMC—PID控制和传统PID控制的仿真结果进行了比较，

2、总结了各自的优点和缺点。关键词：主蒸汽温度；内模控制；比例积微分控制；组合控制中图分类号：TP391．9文献标识码：BDesignandSimulationofPredietiveControllerforBoilerMainSteamTemperatureControlSystemsDuWen—man．HANPu(DepartmentofAutomation，NorthChinaElectricPowerUniversity，BaodingHebei071003，China)ABSTRACT：Thispaperstudiedthecontrolprobl

3、emsoftheboilermainsteamtemperaturecontrolsystem．Forthecharacteristicsoflargedelayandbigtimeinertiaof600MWextrasupercriticalunits，IMCandIMC-PIDcontrollerswereestablished．Forthesanleeontronedobject，Maflab／simulinkwasusedtoobtaintheresultsofeverycontroBer．Andwithdifferentfiltertime，c

4、onstantaccommodationtimeandsystemrobustnesswereanalysed．TheadvantagesanddisadvantagesofeachcontrollerwereobtainedaccordingtothecomparisonbetweenIMCcontroller，IMC-PIDcontrol-lerandtraditionalPIDcontroller．KEYWORDS：Mainsteamtemperature；IMCcontrol；PIDeontrol；IMC—PIDcontrol1引言锅炉蒸汽温度控制

5、直接影响到全厂的热效率和设备的安全运行，因此汽温控制系统是锅炉的重要控制系统之一。过热蒸汽温度的控制任务是：维持过热器出口蒸汽温度在生产允许的范围内，一般要求过热蒸汽温度的偏差不超过额定值(给定值)的一10～5℃。生产过程当中，被控对象除了具有容积迟延之外，还不同程度地存在着纯迟延，一般认为纯迟延时间下与过程的时间常数T之比大于0．3时，则该过程是具有大迟延的工艺过程。用常规PID算法很难达到预期的控制效果。过热汽温系统的被控对象是典型的具有大迟延、大惯性时间的系统。另外，影响过热汽温的因素很多，如锅炉负荷、烟气扰动、过量空气系数、炉膛火焰中心位置等。稳定

6、、准确、快速地对过热汽温进行有效的控制一直是现场工作人员和科研人员努力的方向。收稿日期：2013—04—05．．．——392．--——2主蒸汽温度的内模控制内模控制是一种基于过程数学模型进行控制器设计的新型控制策略。它与史密斯预估控制很相似，有一个被称为内部模型的过程模型，控制器设计可由过程模型直接求取。设计简单、控制性能好、鲁棒性强，并且便于系统分析。内模控制方法由Garcia和Morari于1982年首先正式提出。可以和许多其它控制方式相结合，如内模控制与神经网络、内模控制与模糊控制、内模控制和自适应控制、内模控制和最优控制、预测控制的结合使内模控制不

7、断得到改进并广泛应用于工程实践中，取得了良好的效果。2．1内模控制的结构c，(s)：实际对象；G，(s)：对象模型；R(s)：给定值；Y(s)：系统输出；D(s)：在控制对象输出上叠加的扰动。内模控制器的设计思路是从理想控制器出发，然后考虑了某些实际存在的约束，再回到实际控制器的。讨论两种不同输入情况下，系统的输出情况：1)当R(s)=0，D(5)≠0，假设模型准确，即G，(s)=Go(s)，由图可得D(s)=D(s)，图1内模控制结构以。20：H1：G珊c‘：’cP。"，假若。模型可倒，，，即=o(s)【1一G眦(s)GP(s)】⋯⋯一一一一’巧裔可以实

8、现，则令G僦(s)2巧裔，不管D(s)如何变化，对y(s)的影响为