火电机组协调控制系统预测控制的仿真研究

赵 震,薛 锐,崔晓波

(南京工程学院能源与动力工程学院, 江苏 南京 211167)

目前多数火力发电厂控制系统既要维持机组的运行稳定,同时还要响应电网功率需求,而锅炉与汽轮机的动态特性有较大的差异,必须协调好二者之间的关系.火电厂协调控制[1]是一个典型的多变量控制系统,具有非线性、模型较难精确建立等特点,而且变量之间的耦合度较高,常规的协调控制策略难以满足要求.

预测控制[2]是20世纪70年代后出现的一种自动控制算法,具有良好的抗干扰性能,适合多变量耦合系统的控制要求,随着信息及自动化技术的发展,预测控制在火电厂协调控制领域有一定优势.预测控制算法经过多年的发展已有许多种类,其中具有代表性的有模型算法控制(MAC)、动态矩阵控制(DMC)[3]和广义预测控制(GPC)[4]等.

1 对象模型

本文的研究对象为某电厂机组的协调控制系统[5],根据预测控制方法建立控制器模型并仿真.该被控对象的传递函数为:

某机组控制对象传递函数的阶跃曲线如图1所示.

协调控制分类方式一般有两种:第一种是按反馈回路,分为汽机跟随和锅炉跟随;第二种是按前馈回路,分为能量直接平衡和指令信号间接平衡.汽机跟随工作方式为锅炉主控制器接受负荷指令,汽机主控制器保证压力;锅炉跟随工作方式为汽机主控制器接受负荷指令,锅炉主控制器保证压力.协调控制方式中,锅炉和汽机的地位平等,二者同时接受负荷指……