[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

技術領域

本發明涉及中間再熱式汽輪機控制領域，特別涉及一種基于自抗擾控制的汽輪機轉速控制方法。

背景技術

在火力發電廠生產過程中，汽輪機轉速控制是核心技術的主要部分。長期以來，提高汽輪機精確性、快速性和穩定性一直是汽輪機控制研究的熱點。由于鍋爐蒸汽通過高壓閥進入高壓缸后，中間再熱式汽輪機存在龐大的中間再熱容積，高壓缸排汽增多的部分并未立即進入中壓缸，而是滯留在再熱器中，使中、低壓缸排汽時間滯后，導致中間再熱式汽輪機具有大時滯特性，引起汽輪機響應慢；另外電力負荷變化的不確定性還會導致汽輪機轉速的不穩定。為了滿足火力發電廠中間再熱式汽輪機快速響應和穩定運行的要求，有必要提高汽輪機反應的快速性和運轉的穩定性，這樣才能保證機組的經濟型和安全性。

文獻檢索查到相關專利：2014年2月5日公開的申請號為201310533169.9的發明專利《一種基于自適應逆控制的汽輪機轉速控制方法》，提供一種基于自適應逆控制的汽輪機轉速控制方法，將自適應逆控制的方法與神經網絡技術結合，利用RBF神經網絡在線辨識獲得對象模型、逆模型和擾動消除控制器，對給定轉速信號和外部擾動分別進行控制，使兩者同時達到最佳控制效果，無需在兩者之間進行折衷。

但是上述專利存在缺陷：雖然不需要事先知道汽輪機調速對象的精確模型，能夠很好的跟蹤速度指令，并有效抑制干擾，但是該方法需要將擾動信號產生的效果分離出來，然后針對此擾動效果在線構建自適應消除控制器，在不改變對象動態特性的條件下，才能抑制擾動。

發明內容

本發明是為了解決上述問題而進行的，目的在于提供一種參數適應性強，保證高精度控制的基于自抗擾控制的汽輪機轉速控制方法。

本發明提供的基于自抗擾控制的汽輪機轉速控制方法，具有這樣的特征，包括以下步驟：

步驟一，二階跟蹤微分器優化汽輪機的轉速的過渡過程，跟蹤輸入信號和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輸出信號的微分信號；

步驟三，將由跟蹤到的輸入信號和觀測到的輸出信號之間的誤差，以及跟蹤到的輸入信號的微分信號和觀測到的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，由得到的非線性狀態誤差反饋控制量以及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，輸入信號為給定轉速，輸出信號為實際轉速。

本發明提供的基于自抗擾控制的汽輪機轉速控制方法，還具有這樣的特征：其中，跟蹤微分器的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對輸入信號v(t)進行快速無超調跟蹤，同時x₂跟蹤輸入信號的微分信號e為跟蹤到的給定轉速值與給定轉速之間的誤差，sign(·)是符號函數，r,d為需要設定的跟蹤微分器的參數。

本發明提供的基于自抗擾控制的汽輪機轉速控制方法，還具有這樣的特征：其中，擴張狀態觀測器的計算公式為

式中

y為汽輪機的實際輸出轉速，z₁為估計跟蹤到的汽輪機的實際轉速，e₀為估計跟蹤到的實際轉速與實際輸出轉速的誤差，z₂為估計跟蹤到的汽輪機的實際轉速的變化率，z₃為汽輪機的轉速擾動估計值，α₁，α₂，δ，β₁，β₂，β₃為需要設定的擴張狀態觀測器的參數。

本發明提供的基于自抗擾控制的汽輪機轉速控制方法，還具有這樣的特征：其中，非線性狀態誤差反饋控制律的計算公式為