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1、摘要摘要本文主要研究预测控制理论在发电厂控制系统中的应用。通过对电厂热工对象动态特性研究以及对预测控制方法的改进，使得预测控制在汽包水位、主汽温度、主汽压力等系统控制中取得明显效果。本文的主要内容包括如下几个方面：1 、全面回顾了预测控制的发展历程，简要地说明了各种预测控制方法产生的理论依据，分析比较了各种预测控制系统的优缺点，提出一些有意义的建议。2 、应用模糊辨识方法对机组功率汽压的动态特性进行辨识。在模糊辨识过程中引入神经网络理论中的分类方法( k - - m e a n s ) 及L M 辨识方法，使得辨识结果更加准确。3 、在理论的分析基础上，对D M C 预测控制理论进行阐述，论述
2、了D M C 预测控制器良好的鲁棒性，介绍了控制器的参数选择方法。4 、提出基于传递函数的模糊辨识方法、模糊预测控制的方案以及通用模块化预测控制器的设计思想。5 、分析了机组主汽压力、主汽温度的动态特性；有效地将基于传递函数的模糊辨识法应用到被控对象过程辨识中：分析比较了P I D 控制器与D M C 预测控制器的鲁棒性；将预测控制改成连续控制方式；统一了预测控制中控制增量的加权矩阵形式；对模糊预测控制系统进行仿真，取得了理想的效果。关键匍：预测控制模糊辨识锅炉1 1 1东南太学硕士学位论文A b s t r a c tT h ea p p l i c a t i o no f p r e d
3、 i c t i v ec o n t r o lw a sd i s c u s s e dm a i n l yi np o w e rp l a n tb a s e do nt h e o r ys t u d yi nt h i sp a p e r W i t ht h er e s e a r c ho f c o n t r o l l e do b j e C t s d y n a m i cc h a r a c t e r i s t i ca n di m p r o v e m e n t so f m e a s u r e so f p r e d i c t
4、i v ec o n t r o li nd e t a i l ，t h el e v e lo f d r u m ，t h em a i ns t e a mt e m p e r a t u r e ，a n dt h em a i ns t e a mp r e s s u r ec o n t r o ls y s t e m sa r es u c c e s s f u l l yc o n t r o l l e du n d e rp r e d i c t i v ec o n t r o ls t r a t e g y t h ef o l l o w i n gi
5、st h em a i nc o n t e n t so f t h i sp a p e r ：1 W er e v i e w e db a c k g r o u n d so f t h ed e v e l o p m e n ta b o u tp r e d i c t i v ec o n t r o li d e a ，a n de x p l a i n e di t st h e o r yb a s i si nb r i e f , a n a l y z e di t Sp r o p e r t yF e n 曲l y I nt h ee n d ，s o m
6、ev a l u a b l es u g g e s t i o n sa r eg i v e i lo u t ，t o o 2 W ei d e n t i f i e dt h ed y n a m i cc h a r a c t e r i s t i co fg e n e r a t o rp o w e rb e t w e e ns t e a mp r e s s u r ew i t hf u z z yi d e n t i f i e a t i o n T 1 1 ei d e ao f c l a s s i f i c a t i o na n dt h e
7、m e t h o do f L Mi d e n t i f i c a t i o nw e r ei n t r o d u c e dt of u z z yi d e n t i f i c a t i o n ，i tm a d et h ei d e n t i f i c a t i o nc a r r i e do u ts u c c e s s f u l l y 3 W ed i s c u s s e dt h ep r e d i c t i v ec o n t r o lt h e o r e t i c a l l yc a r e f u l l y ,
8、p r o v e dt h ep r e d i c t i v ec o n t r o l S9 0 0 dr o b u s t n e s si nd e t a i l ，p u to u tm a n yv a l u a b l ea d v i c e sa b o u tc h o o s i n gr e g u l a t i o np a r a m e t e r s 4 W ep u to u tf u z z yi d e n t i f i c a t i o nb a s e do nt r a n s f e rf u n c t i o n ，a r i
9、 t h m e t i co f f u z z yp r e d i c t i v ec o n t r o l ，a n dt h o u g h to f g e n e r a lp r e d i c t i v ec o n t r o lm o d e li nt h i st h e s i s 5 。I nt h i sp a p e r , w ea n a l y s e dt h ec o n t r o l l e dp l a n t s d y n a m i cc h a r a c t e r i s t i c ，a p p l i e df u z z
10、 yi d e n t i f i c a t i o nt or e c o g n i z et h ec o n t r o l l e do b j e c t s ，c o m p a r e dr o b u s to f P I Dc o n t r o l l e ra n dp r e d i c t i v ec o n t r o l l e r , m a d et h ep r o c e s so fp r e d i c t i v ec o n t r o lb e c o m ec o n t i n u o u sp r o c e s s ，u n i t
11、 e dt h ew e i g h tm a t r i xo f c o n t r o li n c r e m e n t A l lt h e s em e a s u r e si m p r o v et h ec o n t r o lr e s u l t so f p r e d i c t i v ec o n t r 0 1 K e y w o r d s ：p r e d i c t i v ec o n t r o lf u z z y - i d e n t i f i c a t i o nb o i l e r东南大学硕士学位论文东南大学学位论文独创性声明本人
12、声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：芝堑盥车日期：垫盟年二月上日东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可
13、以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研究生院办理。研究生签名：蜱导师签名：彳血鱼叁 日期：2 噬阵皇月日U绪论第一章绪论1 1课题研究背景及国内外研究状况传统的P I D 控制规律，因调试方便，鲁棒性强，在火力发电厂中自动控制中处于主导地位。目前，在电力行业改革中，电厂受到非常大的影响。这种影响不仅仅表现在所谓的竞价上网上，还表现在电能质量上，即既要求电厂运行稳定可靠、又要求电厂对电网调度作出迅速反应。但是，电厂主要的被控对象大多数具有大迟延、大惯性和时变特性，P D 控制器已经不能满足当前形势的需要。常规的P I D 控制器的缺陷主要由以下几个方
14、面决定的：在设计方式，P I D 控制器只借助于系统的输出等反馈信息进行设计的。这种方式一方面大大降低了控制系统对模型的依赖性，另一方面，也失去了利用模型对控制器的历史行为进行评估、对未来输出预测的可能性。单纯依靠反馈信息的控制方式对于具有大迟延特性的被控制对象来说，往往由于反馈量不能及时反映被控对象的状况，丽使得P m 控制品质严重下降。在抗干扰能力方面，P I D 的控制规律抗高频扰动信号的能力差。从理论上，P I D 的控制规律在无其它噪音的情况下，可以比较好地满足控制系统的要求；但是实际被控对象的输出信号中常常含有高频噪音，P I D 控制规律对高频扰动信号抑制能力比较差，使得P I
15、D 控制规律的实际控制效果比理想情况下的控制效果大大降低。在调试方式方面，P I D 控制器的参数的工程整定方法通常有：Z N 法、临界比例带法等等。在进行参数整定时，由于各参数的控制效果存在一定程度上的耦合，因此，工程人员要找到一组比较好的P I D 控制参数，需要反复调试。为了解决上述问题，国内外专家、工程设计人员及调试人员除了不断改进P I D 控制规律外，同时将各种高级控制理论引入到电厂的过程控制领域，并取得了一些成果。基本情况如下：l 、模糊控制算法根据国内许多相关资料，模糊控制算法比较好地解决了大滞延大惯性对象的控制问题，它的特点是具有比较好的鲁棒性：相对于对经典理论来说，这是一大
16、进步。但是，模糊控制从产生之日起，无论在哪方面的应用，就从来没有以追求最佳效果为控制目标，它的最终目的仅仅是产生比较好的控制效果。2 、自适应控制目前，自适应控制在我国很多领域已经有成功应用的范例。经典的自适应控制大体上可以分为两类：第一类：为模型参考自适应。它的最主要思想是：先设立一个理想的模型；然后通过某种处理方法，使得实际被控对象的动态特性和理想模型的相接近。这种应用存在一定的问题：由于被控对象的动态特性存在严重的非线性，无法找到一个统一、理想的线性模型作为模型参考自适应控制设计的依据。东南大学硕士学位论文然而，在这种思想的影响下，出现了把模糊思想与P I D 控制顺相结合的方法，以及其它各种P I D 变参数调节。这些方法，实际上相当于根据外界条件，不断切换理想模型的结果。第二类：参数自校正式自适应控制。它的主导思想是在线辨识的方法，求得比较精确被控对象的数学模型，并以此为依据进行控制。据报道，内蒙古某发电厂的除氧器的压力、水位控制系统就是采用这种思想，而且通过了国家级的验收；可是，再没有发现有第二家应用推广的报道。之所以
