[發明專利]基于自抗擾控制的汽輪機轉速控制方法

有效

• 申請號: 201610098297.9
• 申請日: 2016-02-23
• 公開（公告）號: CN105673094B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 劉斌;胡昊然;石安偉;李君
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: F01D17/00
• 分類號: F01D17/00
• 代理公司: 上海精晟知識產權代理有限公司31253
• 代理人: 馮子玲

1.一種基于自抗擾控制的汽輪機轉速控制方法，用于控制汽輪機的轉速，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，二階跟蹤微分器優化所述汽輪機的轉速的過渡過程，跟蹤輸入信號和所述輸入信號的微分信號；

步驟二，由擴張狀態觀測器觀測輸出信號和所述輸出信號的微分信號；

步驟三，將由跟蹤到的所述輸入信號和觀測到的所述輸出信號之間的誤差，以及跟蹤到的所述輸入信號的微分信號和觀測到的所述輸出信號的微分信號之間的誤差，通過非線性狀態誤差反饋控制律計算得到一個非線性狀態誤差反饋控制量；以及

步驟四，由得到的所述非線性狀態誤差反饋控制量以及所述擴張狀態觀測器擴張出來的擾動估計值得出最終控制量，即蒸汽流量，

其中，所述輸入信號為給定轉速，

所述輸出信號為實際轉速,

所述跟蹤微分器的所述汽輪機的轉速過渡過程的計算公式為

v為汽輪機的給定轉速，

x₁對所述輸入信號v(t)進行快速無超調跟蹤，同時x₂跟蹤所述輸入信號的微分信號e為跟蹤到的給定轉速值與所述給定轉速之間的誤差，sign(·)是符號函數，r,d為需要設定的所述跟蹤微分器的參數，

所述擴張狀態觀測器的計算公式為

式中

y為所述汽輪機的實際輸出轉速，

z₁為估計跟蹤到的所述汽輪機的所述實際轉速，

e₀為估計跟蹤到的所述實際轉速與所述實際輸出轉速的誤差，

z₂為估計跟蹤到的所述汽輪機的所述實際轉速的變化率，

z₃為所述汽輪機的轉速擾動估計值，

α₁，α₂，δ，β₁，β₂，β₃為需要設定的所述擴張狀態觀測器的參數，

所述非線性狀態誤差反饋控制律的計算公式為

v₁為跟蹤到的所述汽輪機的給定轉速，

v₂為跟蹤到的所述汽輪機的所述給定轉速的變化率，

z₁為估計跟蹤到的所述汽輪機的所述實際轉速，

z₂為估計跟蹤到的所述汽輪機的所述實際轉速的變化率，

z₃為所述汽輪機的轉速擾動估計值，

e₁為所述汽輪機所述實際轉速與所述給定轉速的誤差，

e₂為所述汽輪機的所述實際轉速的變化率與所述給定轉速的變化率的誤 差，

u₀為所述非線性狀態誤差反饋控制量，

u為控制高壓閥調節所述汽輪機的所述最終控制量，

α₃，α₄，β₄，β₅，δ為需要設定的所述非線性狀態誤差反饋控制律的參數。

2.根據權利要求1所述的基于自抗擾控制的汽輪機轉速控制方法，其特征在于：

其中，所述過渡過程可以使系統輸入光滑的所述輸入信號，并提取所述輸入信號的所述微分信號，避免因設定值突變造成跟蹤到的所述輸入信號的劇烈變化而產生超調。

3.根據權利要求1所述的基于自抗擾控制的汽輪機轉速控制方法，其特征在于：

其中，所述擴張狀態觀測器把非線性不確定被控對象和外部干擾因素都等效為系統發生的擾動，然后進行估計和補償，將非線性系統轉化成線性積分串聯型系統，實現動態補償線性化，同時保證系統對干擾有很好的抑制作用。

4.根據權利要求1所述的基于自抗擾控制的汽輪機轉速控制方法，現方法其特征在于：

其中，將所述實際轉速與所述給定轉速的誤差和所述實際轉速的 變化率與所述給定轉速的變化率的誤差進行非線性狀態誤差反饋處理，使系統能夠更快地進入穩態。