一种基于干扰观测器的燃气轮机转速控制方法和控制系统技术方案

本发明专利技术提出一种基于干扰观测器的燃气轮机转速控制方法，包括：获取燃气轮机的状态变量值；基于所述状态变量值和有限时间干扰观测器，得到燃气轮机的系统干扰项的观测值；将所述系统干扰项的观测值和所述状态变量值输入非奇异终端滑模控制器，得到控制指令；基于所述控制指令控制燃气轮机的转速。本技术方案利用有限时间干扰观测器得到的负载转矩变化的观测值对转速控制器进行前馈补偿，消除了燃气轮机在运行过程中由于外部负载转矩变化对涡轮转速稳定控制的影响，提高了系统的控制精度和鲁棒性；采用非奇异终端滑模控制，使得燃气轮机转速控制系统具有更快的动态响应速度和有限时间收敛性。有限时间收敛性。有限时间收敛性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于干扰观测器的燃气轮机转速控制方法和控制系统


[0001]本专利技术涉及燃气轮机系统控制
，具体涉及一种基于干扰观测器的燃气轮机转速控制方法和控制系统。

技术介绍

[0002]燃气轮机具有可靠性高、灵活性强、通用性强、易控制等优点，在分布式新能源发电领域占据重要地位。在变负荷的工况下，燃气轮机的燃料进料量主要由转速控制回路决定。传统转速控制器的控制性能存在易受到参数摄动、外部干扰等影响，控制器的可靠性不高。

技术实现思路

[0003]为了解决现有的燃气轮机转速控制器存在的因易受到参数摄动、外部干扰等影响而使控制器的可靠性不高的问题，本专利技术提出了一种基于干扰观测器的燃气轮机转速控制方法，包括：获取燃气轮机的状态变量值；基于所述状态变量值和预先设计的干扰观测器，计算得到燃气轮机的系统干扰项的观测值；将所述系统干扰项的观测值和所述状态变量值作为预先构建的终端滑模控制器的输入，由所述预先构建的终端滑模控制器输出控制指令；基于所述控制指令控制所述燃气轮机的转速；其中，所述干扰观测器是基于燃气轮机的系统状态方程构建的有限时间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于干扰观测器的燃气轮机转速控制方法，其特征在于，包括：获取燃气轮机的状态变量值；基于所述状态变量值和预先设计的干扰观测器，计算得到燃气轮机的系统干扰项的观测值；将所述系统干扰项的观测值和所述状态变量值作为预先构建的终端滑模控制器的输入，由所述预先构建的终端滑模控制器输出控制指令；基于所述控制指令控制所述燃气轮机的转速；其中，所述干扰观测器是基于燃气轮机的系统状态方程构建的有限时间干扰观测器；所述终端滑模控制器是基于系统状态方程设计的非奇异终端滑模控制器。2.如权利要求1所述的燃气轮机转速控制方法，其特征在于，所述燃气轮机的状态变量值，包括：燃气轮机的涡轮转速、进入涡轮的气体流量、燃烧室的燃料流量和阀门开度的检测值。3.如权利要求2所述的燃气轮机转速控制方法，其特征在于，所述基于所述状态变量值和预先设计的干扰观测器，计算得到燃气轮机的系统干扰项的观测值，包括：将所述燃气轮机的涡轮转速、进入涡轮的气体流量、燃烧室的燃料流量和阀门开度的检测值以及燃气轮机初始负载转矩输入所述基于燃气轮机的系统状态方程构建的有限时间干扰观测器，通过所述有限时间干扰观测器计算得到燃气轮机负载转矩变化的观测值。4.如权利要求3所述的燃气轮机转速控制方法，其特征在于，所述将所述系统干扰项的观测值和所述状态变量值作为预先构建的终端滑模控制器的输入，由所述预先构建的终端滑模控制器输出控制指令，包括：将所述燃气轮机负载转矩变化的观测值以及所述燃气轮机的涡轮转速、进入涡轮的气体流量、燃烧室的燃料流量和阀门开度的检测值输入基于系统状态方程设计的非奇异终端滑模控制器，通过所述非奇异终端滑模控制器的控制规律输出控制指令。5.如权利要求3所述的燃气轮机转速控制方法，其特征在于，所述有限时间干扰观测器按下式表示：其中，x
i
,为燃气轮机系统的状态变量，有x1＝ω,x2＝W
f1
,x3＝W
f2
,x4＝m；ω为燃气轮机的涡轮转速，W
f1
为进入涡轮的气体流量，W
f2
为燃烧室的燃料流量，m为阀门开度；a
ij
,i,表示状态变量的系数；b1为与阀门位置参数和比例系数有关的常量；为与
系统初始负载转矩和涡轮转动惯量有关的常量；为与阀门位置参数和系统基本负荷所需燃料量有关的常量；u为输入燃料指令信号；v
j
为干扰观测器的中间变量，其中j＝0，1，2，3，4；为燃气轮机的涡轮转速的观测值；d
(i)
为系统干扰项的i阶导数；为系统干扰项的i阶导数的观测值；为系统干扰项的观测值；β
j
＝为分数表达式，λ
j
为观测器增益；L为李普希茨常数。6.如权利要求5所述的燃气轮机转速控制方法，其特征在于，所述非奇异终端滑模控制器按下式表示：其中，s为终端滑模变量，K1为第一控制增益，K2为第二控制增益，α为终端滑模控制器设计参数，0＜α＜1，u为输入燃料指令信号，χ1为燃气轮机涡轮的实际转速与参考转速的误差，χ
i
为关于燃气轮机涡轮的实际转速与参考转速的误差的i阶导的状态变量；为对系统状态方程进行坐标变换后的新的系统干扰项观测值的(i
‑
j
‑
1)阶导；为对系统状态方程进行坐标变换后的新的系统干扰项的观测值；sgn(χ1)为关于χ1的符号函数；sgn(s)为关于终端滑模变量的符号函数；A1＝
‑
a
1...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙雁君，徐龙，吴福保，李世华，陈宁，翟保豫，李星，秦艳辉，
申请(专利权)人：国网新疆电力有限公司东南大学国网新疆电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：