[發明專利]一種燃煤鍋爐蒸汽溫度的分數階自整定控制方法

有效

• 申請號: 201310541805.2
• 申請日: 2013-11-06
• 公開（公告）號: CN103576553A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 王東風;牛成林;劉千;江溢洋
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04;G05D23/30
• 代理公司: 石家莊新世紀專利商標事務所有限公司 13100
• 代理人: 董金國;徐瑞豐

1.一種燃煤鍋爐蒸汽溫度的分數階自整定控制方法，其特征在于，包括以下步驟：?

　　步驟1：以采樣間隔T對當前時刻t的蒸汽溫度信號y(t)和調節量信號u(t)采樣，并記錄到歷史數據庫；

　　步驟2：計算反映控制系統調節效果的均方誤差性能指標J(t)；

　　步驟3：確定是否更新控制器參數，如果是則進入步驟4，否則轉步驟7；

　　步驟4：從歷史數據庫中獲取建模數據列；

　　步驟5：采用成熟的群智能算法優化得到被控系統的分數階數學模型；

步驟6：采用成熟的群智能算法優化控制器參數；

步驟7：計算控制器輸出，施加到被控對象，返回步驟1繼續下一次采樣。

2.根據權利要求1所述的一種燃煤鍋爐蒸汽溫度的分數階自整定控制方法，其特征在于，所述步驟1中采樣間隔T一般取5～20秒。

3.根據權利要求1所述的一種燃煤鍋爐蒸汽溫度的分數階自整定控制方法，其特征在于，所述步驟2中反映控制系統調節效果的均方誤差性能指標J(t)是在過去一段時間內被控變量蒸汽溫度y與期望值R的均方差，即

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　　式中，N是計算性能指標所用的數據長度，一般取50～200。

4.根據權利要求1所述的一種燃煤鍋爐蒸汽溫度的分數階自整定控制方法，其特征在于，所述步驟3中是否更新控制器參數的依據是性能指標J(t)是否達到給定的某個閾值J₀，如果J(t)≥J₀，則需要更新控制器參數。

5.根據權利要求1所述的一種燃煤鍋爐蒸汽溫度的分數階自整定控制方法，其特征在于，所述步驟4中建模數據列一般取最近時間段內的200～600組數據。

6.根據權利要求1所述的一種燃煤鍋爐蒸汽溫度的分數階自整定控制方法，其特征在于，所述步驟5和步驟6中群智能算法是混合微分進化與量子粒子群算法。

7.根據權利要求1所述的一種燃煤鍋爐蒸汽溫度的分數階自整定控制方法，其特征在于，所述步驟5中被控系統的分數階數學模型是基于分數階微積分理論得到的如下形式的分數階傳遞函數

　　　

其中，s是拉氏變換的算子；K是被控系統模型的增益；T是被控系統模型的整數階部分的時間常數；T₁是被控系統模型的分數階部分的時間常數；n是被控系統模型的整數階階次；是被控系統模型的分數階階次。

8.根據權利要求1所述的一種燃煤鍋爐蒸汽溫度的分數階自整定控制方法，其特征在于，所述步驟6中控制器為如下形式的分數階控制器

　　　

其中，K_P、K_I和K_D分別是分數階控制器的比例系數、積分系數和微分系數；、分別是分數階積分階次和微分階次。