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火电机组控制系统性能评估及优化

火电机组控制系统性能评估及优化

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作者：黄青岭东南大学

学位级别：硕士

我国火电机组主要通过定期扰动试验的方式,进行模拟量控制系统的控制性能评估。在当前火电机组参与灵活调峰的背景下,要求火电机组控制系统具有更优的控制性能。采用定期扰动试验方式已无法满足控制系统性能评估的要求,此时开展基于在... 详细信息

我国火电机组主要通过定期扰动试验的方式,进行模拟量控制系统的控制性能评估。在当前火电机组参与灵活调峰的背景下,要求火电机组控制系统具有更优的控制性能。采用定期扰动试验方式已无法满足控制系统性能评估的要求,此时开展基于在线运行数据的全量控制回路性能评估具有重要意义。本文以某660MW燃煤机组的模拟量控制系统为研究对象,对控制性能评估技术进行了研究,主要内容如下:首先,对于确定性指标,提出了基础评估指标的在线算法和适用于设定值曲线变化的无量纲误差积分指标。选择#2高加水位控制的四次阶跃试验进行了基础指标的计算,最大超调量在8-12mm范围内,稳态判定标准越小,稳定时间越长。选择送风控制数据计算无量纲绝对值误差积分指标,三次实验的计算结果在0.57-0.82之间,避免了绝对值误差积分计算结果随样本数量增大快速增大,计算结果准确捕捉了数据的变化特征。其次,对于随机性指标,提出了非平稳数据下优选采用周期和样本数量的最小方差指标计算方法,还提出了基于超差的超差性能因子指标。以某火电机组二级过热汽温为对象,随机性指标的两次计算结果有效区分了不同的控制效果,当允许误差阈值分别取±3℃、±4℃和±5℃时,超差性能因子分别为0.57、0.80和0.93。结果表明允许误差越大,超差性能因子指标越优。进而,提出了一种参数优化方法和前馈策略优化方法。其中,参数优化方法基于递推最小二乘模型辨识和粒子群优化算法,并跟据性能评估指标设计优化目标。前馈策略优化主要通过压缩最近邻使数据分布更加均匀,采用遗传算法优化参数。以该机组#2高加水位控制为对象,仿真实验结果显示误差带和方差均降低50%以上,性能指标有了明显提升。在前馈策略改进中,超调量和衰减率降幅达100%,方差、稳定时间等指标降幅在50%左右。结果表明,优化后整体偏差明显变小,有效解决了水位波动大的问题。最后,依托某电力集团公司提供的数据接口和计算资源开发了软件平台。实现了火电机组控制系统性能评估及优化的在线运行。

关键词：确定性指标无量纲iae 随机性指标超差性能因子指标控制优化

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基于在线性能评价的控制系统优化控制研究

基于在线性能评价的控制系统优化控制研究

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作者：孔硕华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

随着我国经济社会的飞速发展和工业自动化水平的不断提高,生产过程层的控制回路也随之变得更多、更复杂。在这种背景下,对控制系统进行在线性能评价对于提升控制性能,提高企业的生产效益意义重大。本文以控制系统的确定性指标及随机性... 详细信息

随着我国经济社会的飞速发展和工业自动化水平的不断提高,生产过程层的控制回路也随之变得更多、更复杂。在这种背景下,对控制系统进行在线性能评价对于提升控制性能,提高企业的生产效益意义重大。本文以控制系统的确定性指标及随机性指标为主要的技术切入点,以火电厂的部分重要控制回路为研究对象,展开对火电厂系统的评价与优化研究,主要内容如下:首先,对于控制系统的确定性性能评价,提出了一种基于运行数据的控制回路确定性性能在线评价方法,使用滑动平均滤波及设置稳态值死区的方法实现了对数据的毛刺及波动问题的克服。而后将内模PID控制律下的iae指标作为理想参考值与实际控制回路的iae指标作比较,给出了一种新的无量纲评价指标。以某电厂高加水位控制回路及一次风量控制回路为对象对以上方法进行了验证。其次,对于单回路系统的随机性性能评价,提出了一种基于带遗忘因子LR算法的最小方差指标评价方法,并将其与传统的MV基准方法作对比,经仿真研究发现该方法的评价结果更加平稳真实,验证了其优越性。针对于火电厂控制回路评价,提出了一种基于运行数据的最小方差在线评价指标计算方法,以某火电厂再热汽温控制回路为对象做了验证。后将MV指标推广到火电厂中广泛应用的前馈-反馈回路、串级回路及多变量系统的评价中,对于串级控制系统,给出了其广义最小方差的评价指标。针对某火电厂的锅炉给水控制系统进行了评价验证,结果表明回路引入前馈控制后能明显改善随机性性能。最后,将回路在线性能评价与控制优化结合起来,提出了以综合确定性指标作为遗传算法的目标函数,对某电厂脱硫浆液pH值PID控制器参数进行在线优化,证实了其整定效果较传统方法更优。介绍了最小方差控制（MVC）方法,并给出了其拓展至非最小相系统后的广义最小方差控制（GMVC）,对以上两种控制策略进行了仿真研究。为了克服单纯追求MV指标的控制策略存在的缺陷,随后基于改进的虚拟参考迭代整定算法（FRIT）提出了一种最小方差指标驱动的串级回路控制在线优化策略,并以某600MW火电厂的主汽温度控制系统作为实验对象,验证了方法的有效性。

关键词：性能评价无量纲iae 最小方差虚拟参考迭代整定控制优化

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