统的不确定性扰动、非线性等因素。系统的鲁棒性能较差。
(2)锅炉系统的大时延、大惯性等问题没有充分的考虑。因此很难在快速的汽轮机控制回路和相对较慢的锅炉控制回路之间达到快速的能量平衡。
(3)系统的设计与整定一般基于特定的工作点线性化处理，没有考虑动态非线性及大范围适应性等。
(4)基于简化的建立在传递函数基础上的单元机组动态数学模型来设计的协调控制系统无法考虑相关系统相对较弱的祸合关系的影响及机组的动态时变性等?02?。
1.2.1国内外协调控制的应用现状
目前,国内的协调控制系统基本上都是在引进系统的基础上设计和改进的，国内厂家以和利时公司的HS-2000系列比较成功，但市场占有率还很低，国内众多电厂已成功地应用了国外的控制系统。广东沙角发电厂A厂3号机组采用德国Hartmann&Braun公司的Symphony分散控制系统，其协调控制方案采用以机跟炉为基础的IEB控制方案?03?。秦皇岛热电厂引进美国MCS公司的MAX1000分散控制系统，协调控制系统采用以能量直接平衡(DEB)为基础的炉跟机控制策略?04?。山西神头一电厂6号机组系统改造成INFI-90分散控制系统，协调控制方式为机跟炉协调，采用IEB的控制策略?05?。山东十里泉电厂6号和7号机组采用美国西屋公司的WDPF分散控制系统作为硬件平台，协调控制方式采用直接能量平衡(DEB)的思想,以炉跟机为基础
?06?。山西阳泉二电厂3号机组采用了SIEMENS公司的
Teleperm-Xp分散控制系统，协调控制系统采用SIEMENS的控制策略，该系统以锅炉跟随为基础，并综合采用了各种前馈控制方案功率调节和主汽压力调节由机炉作为统一整体来共同完成?07?。国电北仑电厂 1 000 MW 超超临界机组工艺过程，提出了超超临界机组协调控制优化方案，采用了一系列改进措施来改善过程协调性与动态品质，如加快锅炉动态响应的并行前馈控制，在锅炉主控制器中通过变参数控制，对进入给水指令的锅炉主指令进行分解，然后通过反馈信号来校正前馈等，获得了满意的效果?08?。
美国的L&N公司首先发明了DEB的控制方案，其协调控制方式基本以DEB为主而美国的FOXBORO公司的协调方案也是以DEB为主。对于日本的日立公司的HAICS-1000协调控制系统以锅炉跟随为基础，从能量
的角度来看它以功率指令信号作为前馈，所以它也是能量间接平衡系统(IEB)。
综合以上协调控制系统的分析，可以发现西欧和日本的协调控制系统基本采用间接能量平衡(IEB)为主，而美国的公司基本上采用了能量直接平衡(DEB)为主。
1.3 研究内容与研究计划
本论文主要研究的内容是以下几面： （1） 协调控制系统的控制方案综述
协调控制系统按反馈回路分类，可分为以机跟炉为基础和以炉跟机为基础的协调控制系统。由于纯粹的机跟炉和炉跟机系统都有较大的缺点，所以，在单元机组中一般都加入前馈补偿信号作为机炉彼此协调动作的联系。从前馈回路的设计不同，可分为按指令信号间接平衡(IEB)的系统和直接能量平衡(DEB)的系统。
（2） 协调控制系统被控对象的模型分析
单元机组协调控制系统的被控对象是一种存在强烈耦合特征的、复杂的多变量系统。受控过程是一个多输入、多输出的过程，并在输入与输出之间存在着交叉的关联和耦合。由于直流锅炉单元机组就是三输入三输出的被控对象，在进行解耦及解耦器的设计过程中会比较复杂，因此有必要对传递函数进行简化，传递函数的微分环节具有快速随动性，因此解耦的过程中可将其忽略，从而化简的解耦的过程。 （3） 对协调控制系统对象进行解耦研究
由以上的分析可知，单元机组协调控制系统是以锅炉燃料量、汽轮机阀门开度、给水量为输入，锅炉主蒸汽压力、机组实际发电功率、中间点焓值为输出的多变量系统。各个主要被控参数之间是相互关联、相互耦合、相互影响的。控制系统之间存在耦合时，当各控制参数设置不合适的时候会引起系统间的干涉振荡，以至于系统无法正常运行。所以，分析控制系统的动态特性，减弱系统间的耦合，是系统设计的一个重要内容。 （4） 协调控制系统的控制器的选型与参数整定
以机炉为被控对象的多变量系统经解耦后，可作为单回路控制系统进行研究。本毕业设计对于单回路控制系统结构的控制器结构选型和控制器参数的整定进行了仿真研究。
（5） 用积分分离PID控制算法对协调系统的研究
在标准的PID控制算法中，当有较大的扰动或大幅度改变给定值时，由于短时间内出现较大的偏差，加上系统本身的惯性和滞后，在积分项的作用下，往往引起系统产生较大的超调和长时间的波动。采用积分分离PID控制算法后，设置积分分离阀值E0,对于大于E0的部分不进行积分作用，这样就显著降低了被调量的超调量，缩短了调节时间。由于本次课程设计所选用的数学模型的阶次较低，在采用积分分离PID控制算法时，只能显著的降低超调量，调节时间几乎与标准PID控制算法的一致。
第二章 机炉协调控制系统概述
2.1 协调控制系统概述?12?
简单地说，机炉协调控制系统主要完成以下功能：
(1)接受电网中心调度所的负荷自动调度指令、运行人员的负荷指令和电网频率偏差信号，及时响应负荷请求，使机组具有一定的电网调峰、调频能力，适应电网负荷变化的需要。
(2)协调锅炉和汽轮发电机的运行，在负荷变化率较大时，能维持两者之间的能量平衡，保证主蒸汽压力稳定。
(3)协调机组内部各子系统（燃料、送风、炉膛压力、给水、蒸汽温度等控制系统）的平衡。在负荷变化过程中使机组的主要运行参数在允许的工作范围内，以确保机组有较高的效率和可靠的安全性。
(4)协调外部负荷请求与主/辅设备实际承受能力的关系。在机组主/辅设备能力受到限制的异常情况下，可根据实际情况，限制或强迫改变机组负荷。
协调控制系统的结构如图2-1
图2-1 协调控制系统的结构
机炉协调控制系统一般由协调主控系统及与协调主控系统相关的锅炉汽机控制子系统组成，如图2-2。
图2-2 协调控制系统的组成
协调主控系统主要由三部分组成：
第一部分为机组指令处理回路，用以协调机组能力与电网需求的平衡，根据AGC指令或本机的运行人员指令（目标指令），经运算处理，给出在幅值大小和变化率均为机组可能接受的实际机组功率指令ULD（Unit Load Demand）。
第二部分为机炉主控系统或机炉主控制器，根据机组功率指令ULD、机组的运行工况、运行方式以及机、炉不同的动态特性，协调锅炉与汽轮机间的能量平衡，提供机组级的输出功率与机前压力联合控制，从而使机组的负荷适应性与运行稳定性兼优。
第三部分为协调子系统。协调主控系统输出的锅炉指令和汽轮机指令，分别控制锅炉、汽轮机的各子系统—燃料、送风、引风、给水、喷水……以及汽轮机阀位。对主控系统来说，各子控制系统均相当于伺服系统或随动系统。要实现机组协调控制，首先必须使锅炉、汽轮机子系统运行正常，也就是说要提高基础自动化水平。