[發(fā)明專利]基于非線性控制和模糊控制的協(xié)調(diào)控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210097284.1
• 申請日: 2012-04-05
• 公開（公告）號: CN102654751A
• 公開（公告）日: 2012-09-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬呈霞;張小敏;錢康;張世才;郭濤;王維洲;韓旭衫;夏明;牛海明
• 申請（專利權(quán)）人: 甘肅電力科學(xué)研究院;北京國電智深控制技術(shù)有限公司
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 北京中恒高博知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11249
• 代理人: 姜萬林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電廠協(xié)調(diào)控制領(lǐng)域，具體地，涉及一種基于非線性控制和模糊控制的協(xié)調(diào)控制方法。?

背景技術(shù)

火電廠單元機(jī)組運(yùn)行時(shí)，鍋爐和汽輪發(fā)電機(jī)共同維持外部負(fù)荷的要求，也共同保證內(nèi)部運(yùn)行參數(shù)（主要是主蒸汽壓力）穩(wěn)定。因此單元機(jī)組的輸出功率與負(fù)荷要求是否一致反映了機(jī)組與外部電網(wǎng)之間能量供求平衡關(guān)系，而主蒸汽壓力則反映了機(jī)組內(nèi)部鍋爐和汽輪發(fā)電機(jī)之間能量供求平衡關(guān)系。也就是說功率和主汽壓力是單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制的主要參數(shù)。?

由于鍋爐和汽輪發(fā)電機(jī)的運(yùn)行過程各有特點(diǎn)，它們的動(dòng)態(tài)特性存在很大差異，汽輪發(fā)電機(jī)的負(fù)荷響應(yīng)快，鍋爐負(fù)荷響應(yīng)慢?，F(xiàn)有技術(shù)不能保證單元機(jī)組在進(jìn)行負(fù)荷控制時(shí)很好地協(xié)調(diào)機(jī)、爐二側(cè)的控制操作，合理的保持好內(nèi)外二個(gè)能量的供求平衡關(guān)系，不能兼顧負(fù)荷響應(yīng)性能和內(nèi)部運(yùn)行參數(shù)穩(wěn)定。也就是說，現(xiàn)有的單元機(jī)組不能在對外有較快的功率響應(yīng)和一定的調(diào)頻能力的同時(shí)，確保主蒸汽壓力維持在允許范圍內(nèi)。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，針對上述問題，提出一種基于非線性控制和模糊控制的協(xié)調(diào)控制方法，以實(shí)現(xiàn)在單元組對外有較快的功率響應(yīng)和一定的調(diào)頻能力的同時(shí)，確保主蒸汽壓力維持在允許范圍內(nèi)，從而使機(jī)組內(nèi)的鍋爐和汽輪發(fā)電機(jī)之間的供求平衡，達(dá)到最大的效率的優(yōu)點(diǎn)。?

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：?

一種基于非線性控制和模糊控制的協(xié)調(diào)控制方法，對網(wǎng)控的負(fù)荷指令、運(yùn)行人員設(shè)定的負(fù)荷指令進(jìn)行負(fù)荷選擇，經(jīng)修正后作為電功率指令信號；

將上述的電功率指令信號為設(shè)定值、發(fā)電機(jī)功率為設(shè)定值進(jìn)行PID運(yùn)算，并以壓力偏差及壓力設(shè)定值變化量通過函數(shù)曲線（壓力偏差對應(yīng)功率修正曲線，壓力偏差大時(shí)，通過改變負(fù)荷指令，來改變負(fù)荷，避免壓力偏差因增減負(fù)荷而加大，保持系統(tǒng)穩(wěn)定）形成的信號作為前饋，形成汽機(jī)的主控指令；

以汽壓比值乘以主蒸汽壓力值為設(shè)定值，熱量信號作為測量值，進(jìn)行鍋爐主控PID運(yùn)算，以鍋爐加速指令和負(fù)荷指令通過函數(shù)曲線（負(fù)荷指令變化直接改變鍋爐主控指令，而不是等待主汽壓力變化再調(diào)整鍋爐主控指令，可提高鍋爐反映速度），形成的信號作為前饋，最終形成鍋爐主控指令；

根據(jù)上述汽機(jī)的主控指令和鍋爐主控指令對火電機(jī)組進(jìn)行控制。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述PID運(yùn)算為：?

；

其非線性函數(shù)f(x)的選擇原則是：與線性相比，小誤差時(shí)采取較大控制，大誤差時(shí)采取較小控制，非線性函數(shù)f(x)公式如下：

；

其中：?x為輸入線號；δ為函數(shù)濾波器的濾波因子，增加δ可使濾波效果變好，但延遲效果加??；α為常數(shù)，在0~1之間取值，值越小，跟蹤越快，濾波效果越差。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述PID運(yùn)算中采用模糊控制，偏差處理采用了上述非線性函數(shù)，其積分環(huán)節(jié)分為負(fù)荷指令無變化時(shí)的穩(wěn)態(tài)變積分回路及負(fù)荷指令變動(dòng)時(shí)動(dòng)態(tài)變積分回路，在負(fù)荷變動(dòng)過程中，通過動(dòng)態(tài)變積分回路適當(dāng)減弱積分，在負(fù)荷未變動(dòng)時(shí)，則切為穩(wěn)態(tài)變積分回路，通過偏差及偏差變化率對積分作用的強(qiáng)弱進(jìn)行模糊自整定。?

本發(fā)明的技術(shù)方案，通過對鍋爐指令和汽機(jī)的主控指令進(jìn)行模糊控制和PID運(yùn)算，很好地協(xié)調(diào)機(jī)、爐二側(cè)的控制操作，合理的保持好內(nèi)外二個(gè)能量的供求平衡關(guān)系，以兼顧負(fù)荷響應(yīng)性能和內(nèi)部運(yùn)行參數(shù)穩(wěn)定。使單元機(jī)組對外有較快的功率響應(yīng)和一定的調(diào)頻能力，同時(shí)確保主蒸汽壓力維持在允許范圍內(nèi)，從而使機(jī)組內(nèi)的鍋爐和汽輪發(fā)電機(jī)之間的供求平衡，達(dá)到最佳控制的目的。?

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。?

下面通過附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。?

附圖說明

附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：?

圖1為本發(fā)明實(shí)施例所述的基于非線性控制和模糊控制的協(xié)調(diào)控制方法的輸出功率指令處理原理圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例所述的基于非線性控制和模糊控制的協(xié)調(diào)控制方法的鍋爐主控命令指令處理原理圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例所述的基于非線性控制和模糊控制的協(xié)調(diào)控制方法的汽機(jī)主控命令指令處理原理圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例所述的基于非線性控制和模糊控制的協(xié)調(diào)控制方法的模糊控制規(guī)則表；