一种扰动补偿的单回路过热汽温自抗扰控制方法技术

本发明专利技术提出一种扰动补偿的单回路过热汽温自抗扰控制方法，属于自动控制技术领域。该方法属于弱模型控制策略，无需火电机组过热汽温对象的精确数学描述；利用降阶一阶扩张状态观测器算法对减温水对象上一计算步序值进行补偿，得到当前计算步序的补偿值；将过热汽温系统当前步序的输出值与当前步序的补偿值输入到扩张状态观测器中进行计算，得到过热汽温系统输出值的跟踪值及其总扰动的跟踪值，进而通过计算得到过热汽温系统的后两个计算步序的输入值，使得该系统根据计算结果实时调节减温水阀门的开度。本发明专利技术与传统的过热汽温串级控制相比，简化了控制系统的结构，同时能够兼顾闭环系统的跟踪与抗扰能力，具有较好的控制品质。

【技术实现步骤摘要】
一种扰动补偿的单回路过热汽温自抗扰控制方法
本专利技术属于自动控制
，尤其涉及一种扰动补偿的单回路过热汽温自抗扰控制方法。
技术介绍
目前诸如化工过程、热工过程等大型工业生产过程控制其中仍以比例-积分(Proportional-Integral,PI)控制与比例-积分-微分(Proportional–Integral–Derivative,PID)控制为主要的控制策略，这是因为PI与PID简单易实现，并且参数整定方法众多。然而随着工业过程中的控制要求日益提高，传统的PI或PID控制器很难获得令人满意的控制效果。自抗扰控制(ActiveDisturbanceRejectionControl,ADRC)技术是由韩京清研究员提出，其核心思想是将建模误差、外部扰动与对象高阶动态集合成为系统的扩张状态，并通过扩张状态观测器(ExtendedStateObserver,ESO)对该扩张状态进行估计与补偿。如今，ADRC已在炉膛负压、二次风等系统中进行了现场应用，为其在工业过程中的广泛应用奠定了基础。对于火电机组中的过热汽温系统，常采用串级控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种扰动补偿的单回路过热汽温一阶自抗扰控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1)定义过热器入口蒸汽温度与减温水阀门开度之间的传递函数关系为副对象，过热器出口蒸汽温度与过热器入口蒸汽温度之间的传递函数关系为主对象；将过热汽温系统中的副对象与主对象分别用高阶惯性环节描述，其数学表达式如下：/n

【技术特征摘要】
1.一种扰动补偿的单回路过热汽温一阶自抗扰控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)定义过热器入口蒸汽温度与减温水阀门开度之间的传递函数关系为副对象，过热器出口蒸汽温度与过热器入口蒸汽温度之间的传递函数关系为主对象；将过热汽温系统中的副对象与主对象分别用高阶惯性环节描述，其数学表达式如下：



其中Y1(s)为过热器进口温度，Y2(s)为过热器出口温度，U(s)为减温水阀门开度为，s表示微分算子，K1、K2分别表示副对象与主对象的增益系数，T1、T2分别表示副对象与主对象的时间常数，n1、n2分别表示副对象与主对象的阶次；
2)利用降阶一阶扩张状态观测器算法对上一个计算步序的减温水阀门开度u(k-1)进行补偿，补偿算法的输入为上一个计算步序的减温水阀门开度u(k-1)以及过热器入口蒸汽温度y1(k-1)，输出为当前步序的补偿值uf(k)；
具体数学形式如下：



其中，k表示计算步序，h代表采样间隔时间，z3(k-1)与z3(k)分别表示上一计算步序与当前计算步序补偿算法内中间变量值；β3和b1为补偿环节的可调参数，其中β3>0，b1<0；
3)将过热汽温当前计算步序值y2(k)和通过补偿算法得到的当前步序的补偿值uf(k)通过扩张状态观测算法进行实时估计和补偿计算，得到过热汽温下一计算步序值y2(k+1)的跟踪值z1(k+1)和所受总扰动下一计算步序的观测值z2(k+1)：



计算表达式中，β1、β2和b0为控制器可调参数，其中，β1>0，β2>0，b0<0；
4)利用下述公式，得到下两个计算步序的阀门开度值u(k+2)：



其中kp为控制器可调参数，r(k+1)为下一计算步序的输出设定值；
5)将过热汽温系统的后两个计算步序的输入值更新为u(k+2)，调整减温水阀门开度至u(k+2)值的大小，使得过热汽温系统输出值跟踪其设定值。


2.一种扰动补偿的单...

【专利技术属性】
技术研发人员：史耕金，吴振龙，李东海，丁艳军，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11