非线性因素在火力发电热工系统中的影响及分析探讨.doc

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1、非线性因素在火力发电热工系统中的影响及分析探讨【摘要】火电厂在我国电力生产中担负着主要的任务，较之于其他发电方式见效快的明显优点，因此，火电厂的安全、稳定及高效运行仍然是电力生产中需要研究解决的重要课题。本文主要结合文献资料，对火力发电热工系统非线性影响因索做了总结，并针对热工自动控制系统的非线性分析做了阐述。【关键词】火力发电；热工自动化；非线性0引言火电厂热工自动控制系统中普遍并不可避免地存在着非线性环节，这些非线性因素颠覆着由线性控制理论分析得出的结论，也或多或少地影响着控制结果。而所谓的线性系统只是在忽略了非线性因素或在一定条件下对非线性环节进行线性化后的模型

2、。所以很多实际中出现的现象不可能用线性理论的方法来分析，线性方法在这些复杂系统血前是无能为力的，只能用非线性方法来处理。1非线性因素控制系统的理论及特点1.1系统的基本理论非线性是广泛的存在于生产和生活中，它有各种表现形式。而非线性控制理论也是多种多样的，但是，由于非线性因素控制系统的复杂性，没有一种理论能解释所有的非线性现象。非线性因索控制系统的个性差异决定了不可能找到一种普遍适用的方法来解决所有的非线性控制问题，所以非线性控制理论本身也是色彩纷呈的，人们发展了不同的控制策略以适应千差万别的非线性因素控制系统。1.2系统的特点非线性因素控制系统是与线性因素控制系统相

3、对的，所谓的线性因素控制系统是满足叠加原理的系统，它只是在忽略了非线性因素或在一定条件下进行了线性化处理后的理想模型。线性化有两个基本限制：由于线性化是在工作点附近的近似，因此仅能预测出这点邻域内非线性因素控制系统的“局部”特性，而不能预测出远离工作点的“非局部”特性，当然也就不能预测整个状态空间的“全局”特性；非线性因素控制系统动力学远比线性系统学丰富，有一些“本质上的非线性”只有在非线性条件下才能发生，因此不能由线性模型描述或预测。（1）有限逃逸时间。非稳定线性系统的状态只有当时问趋于无穷时才会达到无穷，而非线性因素控制系统的状态可以在有限时间内达到无穷。（2）极

4、限环。对于振荡的线性时不变系统，必须在虚轴上有一对特征值，这是在有扰动的条件下几乎不可能保持的非鲁棒条件。即使我们能做到，振荡幅度也将取决于初始状态。（3）多孤立平衡点。线性系统只有一个孤立平衡点，这样它就只有一个吸引系统状态的稳态工作点，而与初始状态无关。非线性因素控制系统可以有多个孤立平衡点，其状态可能收敛于几个稳态工作点之一，收敛于哪个工作点取决于系统的初始状态。（4）混沌。非线性因素控制系统的稳定特性可能更为复杂，它既不是平衡点，也不是周期振荡或殆周期振荡，这种特性通常称为混沌。有些混沌运动显示出随机性，尽管系统是确定的。（5）分频振荡、倍频振荡或殆周期振荡。

5、稳定线性系统的输出信号频率与输入信号频率相同。而非线性因素控制系统在周期信号激励下，可以产生具有输入信号频率的分频或倍频振荡，甚至可以产生殆周期振荡，其中一个例子就是殆周期振荡频率之和，而不是每个振荡频率的倍频。（6）特征的多模式。同一非线性因素控制系统显示出两种或多种模式是很正常的。无激励系统可能有不止一个极限环。具有周期激励的系统可能会显示倍频、分频或更复杂的稳态特性，这取决于输入信号的幅度和频率。2非线性因索在火力发电热工系统中的影响及分析2.1热工系统中的非线性因素随着现代科学技术的发展，发电机组已由过去的屮温、中压、屮小容量发展到现今的大容量、高参数的单元机

6、组。近儿年来，国内人型火电机组的自动控制系统均采用进口的分散控制系统（DCS）来实现，由于采用了DCS,使先进的控制策略可较方便应用于电站的自动控制系统中。冃前国内大型火电机组的口动控制系统，不论是直接从国外引进还是国内自主生产，绝大部分仍然采用常规的控制方案。由于火电机组被控过程往往具有大滞后、非线性和时变性的特点。这些常规的控制方案难于取得理想的控制效果，许多发电厂的关键控制系统，均未能取得好的控制品质，严重影响了大型火电机组的安全、经济运行。非线性问题可以分为无记忆非线性问题和有记忆非线性问题。之所以称为无记忆、零记忆或静态，是因为非线性因素控制系统在任一时刻的

7、输出仅由该时刻的输入决定，而与历史输入无关。典型的无记忆非线性特性有屮继器非线性特性、饱和非线性特性、死区非线性特性、量化非线性特性等。而有记忆的非线性特性是指任一时刻的输出与全部历史输入有关。典型的有记忆非线性特性比如：迟滞非线性和间隙非线性。组成实际热工系统的环节总是在一定程度上带有非线性。例如，作为放大元件的晶体管放大器，由于它们的组成元件都有一个线性工作范围，超出这个范围，放大器就会出现饱和现象；执行元件例如电动机，总是存在摩擦力矩和负载力矩，因此只有当输入电压达到一定数值时，电动机才会转动，即存在不灵敏区，同时，当输入电压超过一定数值时，由