毕业设计说明书（论文）外文摘要
Title The Analysis And Design of the Coordinated Control System of the Supercritical Unit Abstract The coordinated control system of boiler-turbine is a complicated multi-variable control object, and it has some characters such as nonlinear, time-varying parameters and large delay。According to these characteristics, need to decouple control unit, then to control algorithm was improved, make the system more stable operation 。 Firstly ，this article introduces the control schemes of coordinated control system are presented; Secondly, summarizes the influence of factors of coordination control system ，analyzes the dynamic characteristic of supercritical unit in 100% load and supercritical unit under the dynamic mathematical model ;Again, through the calculation of relative gain mathematical model, the result shows that ,this system is based on turbine follow coordinated control system ; Then, we adopt feedforward decoupling and diagonal matrix decoupling two methods coordinated control system of supercritical unit simulated research, compare decoupling control and not decoupling control effect and completely decoupling single loop control effect after the difference ; Finally, on the unit control effect, using improved integral separation PID control algorithm for supercritical unit 100% load model and simulation with the conventional PID control algorithm is compared, results show that: integral PID control algorithm is better than conventional PID control algorithm can significantly reduce the system overshoots, make the system more hasten and stable operation Keyword: The coordinated control system(CCS); Decoupling; PID controller; PID controller using integral separation
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目录
前言 .................................................................. 1 第一章 绪论 .......................................................... 2 1.1单元机组协调控制系统的研究目的及意义 ............................ 2 1.2单元机组协调控制系统的研究现状 .................................. 2 1.2.1国内外协调控制的应用现状 ..................................... 3 1.3 研究内容与研究计划 .............................................. 4 第二章 机炉协调控制系统概述 ......................................... 6 2.1 协调控制系统概述?12? .............................................. 6 2.1.1协调控制系统的基本策略 ....................................... 8 2.2协调控制系统的数学模型分析 ..................................... 10 2.2.1 超临界机组协调控制系统的特点 ............................... 10 2.2.2 超临界机组协调控制系统的数学模型 .......................... 15 第三章 多变量耦合系统概述 .......................................... 20 3.1概述 ............................................................. 20 3.2前馈补偿解耦法 .................................................. 27 3.3对角矩阵法 ....................................................... 28 3.4解耦控制效果比较 ................................................ 34 3.4.1模型降阶?5? ................................................... 34 3.4.2前馈补偿法开环解耦控制效果比较 ............................. 41 3.4.3对角矩阵法开环解耦控制效果的比较 ........................... 46 3.5小结 ............................................................. 51 第四章 协调控制系统的控制策略 ...................................... 53 4.1机跟炉协调控制系统 .............................................. 54 4.1.1 补偿锅炉侧扰动的机跟炉协调系统 ............................ 54 4.1.2 补偿汽机侧扰动的机跟炉协调系统 ............................ 55 4.1.3 实现双向补偿的机跟炉协调系统 ............................... 56 4.2 炉跟机协调控制系统 ............................................. 57
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4.2.1 补偿锅炉侧扰动的炉跟机协调系统 ............................ 57 4.2.2 补偿汽机侧扰动的炉跟机协调系统 ............................ 58 4.2.3 实现双向补偿的炉跟机协调系统 ............................... 58 第五章 协调控制系统的仿真研究与分析 ............................... 60 5.1解耦后单回路控制系统的整定 ..................................... 60 5.2前馈法闭环解耦与等效单回路控制效果的比较 ...................... 67 5.2.1 前馈法闭环解耦后的整定 ..................................... 67 5.2.2 前馈补偿法闭环解耦控制系统与等效单回路控制系统的仿真比较 72 5.3对角矩阵法闭环解耦与等效单回路控制效果的比较 .................. 74 5.3.1 对角矩阵法解耦后的整定 ..................................... 74 5.3.2 对角矩阵法解耦控制系统与等效单回路控制系统的仿真比较 ..... 79 5.4小结 ............................................................. 81 第六章 改进积分算法的协调控制系统仿真研究 ......................... 82 6.1采用积分分离PID控制器的仿真研究 ............................... 82 6.2 小结 ............................................................. 87 第七章 结论 ......................................................... 89 参考文献 ............................................................. 90 致谢 ................................................................. 92
前言
众所周知，我国现阶段正处在电力建设的高峰期。根据国家的“十一五”电力规划，2010年发电装机将要达到5.8～6亿千瓦左右，其中火电在4亿千瓦以上，“十一五”电力安排投产在1.65亿千瓦左右，而其中火电为8500万千瓦，到2020年全国规划装机容量预计达到9～9.5亿千瓦左右，其中63％为火电装机容量。而现阶段300MW、600MW等大容量、高参数、单元制机组已经成为火力发电的主力机组，1000MW也已陆续投入生产。
目前，超临界机组是我国新建或扩建火力发电厂的主流机组，随着越来越来多的大容量、高参数机组的投运，现代化电力生产对机组运行安全性、经济性要求的提高，使其自动化水平也得到了很大的提高，自动化已经在生产过程中起到了至关重要的作用。超临界机组是以汽水一次循环为特征的直流锅炉，是强耦合、非线性、多参数的被控对象，必须同时考虑锅炉惯性较大，汽机反应较快的特点，将机炉看作联系紧密的一体化对象，采用协调控制（CCS）策略；单元机组协调控制系统是在常规的机炉局部控制系统的基础上发展起来的复杂控制系统，具有多种控制功能，能够满足不同运行方式和不同工况下的控制要求。随着技术的发展，对单元机组控制提出更高的要求，研究单元机组协调控制系统，将有助于提高火电厂的自动化程度和安全经济运行水平，因此具有很重要的现实意义；又由于协调控制系统的被控对象是一个多变量被控对象，具有非线性、参数时变、大迟延等特性。而且机、炉耦合严重，机、炉响应特性差异巨大，精确的数学模型难于得到，常规机炉协调控制系统的控制策略远远不能满足电网对单元机组协调控制系统的要求。因此，需要对单元机组协调控制系统的被控对象特性及控制策略进行深入研究。
第一章 绪论
1.1单元机组协调控制系统的研究目的及意义
近年来，随着我国电力工业体制改革及电力建设步伐的加快，长期制约国民经济发展和人民生活水平提高的电力紧缺问题基本得到缓解。但是，由于用电结构发生明显变化，电网负荷峰谷差呈不断增大趋势，电力系统面临着电网峰谷差偏大、调峰能力不足的矛盾。电网AGC控制对单元机组提出了深度调峰的要求。对单元机组来说，也就是对其协调控制系统的控制品质提出了更高的要求。主要包括:大范围的负荷变动，良好的负荷动静态跟踪性能、稳定性能等。目前，我国中小机组还占相当大的比例，且自动化水平较低，造成CCS的投入率很低。即使是大容量的新机组，其CCS的投入水平也往往不能适应电网AGC的要求。因此，设计合理适用的协调控制系统方案、改造不同容量的新老机组是迫切需要解决的实际问题。
单元机组协调控制系统把锅炉和汽轮机发电机组作为一个整体进行控制，采用了递阶控制系统结构，把自动调节、逻辑控制、联锁保护等功能有机的结合在一起，构成一种具有多种控制功能，满足不同运行方式和不同工况下控制要求的综合控制系统。单元机组协调控制系统的设计充分利用了机炉对象特性方面的特点，采用了前馈、补偿、多变量解耦等控制策略，使控制系统具有合理、可靠、易于维护调整等优点。
1.2单元机组协调控制系统的研究现状
传统意义上的协调控制有两种划分方式:一种是根据系统发展的基础按照机跟炉或炉跟机的方式来划分。另一种是从能量平衡的观点出发，将协调控制系统分为直接能量平衡(DEB)和间接能量平衡系统(IEB)两大类。协调控制的本质就是维持机组在运行过程中机炉之间供需能量的平衡。通常把机前压力P:作为锅炉输出能量与汽机需求能量之间平衡的特征参数。通过控制间接参数来维持整个机组能量平衡的系统，称为间接能量平衡系统。通过构造出能量平衡信号，并以此直接控制能量输入的系统，称为直接能量平衡系统?01?。从目前工程领域的应用来看，无论是直接能量平衡协调控制系统还是间接能量平衡协调控制系统都属于近似解祸设计方法范畴。这类系统通常具有以下局限性:
(l)间接能量平衡协调控制系统的设计往往是在机炉独立控制回路的基础上加入前馈控制。这种设计是基于静态的近似解祸。因此无法考虑系