基于不确定性补偿的火电机组二自由度控制
《清华大学优秀博士学位论文》丛书的每一篇论文均来自清华大学新近每年评选的校级优秀博士学位论文。为了传播优秀的博士学位论文成果,更好地推动学术交流与学科建设,促进博士生未来发展和成长,清华大学研究生院与清华大学出版社合作出版这些优秀的博士学位论文。

作者:孙立

丛书名:清华大学优秀博士学位论文丛书

定价:79元

印次:1-1

ISBN:9787302573081

出版日期:2021.04.01

印刷日期:2021.04.07

图书责编:程洋

图书分类:学术专著

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《基于不确定性补偿的火电机组二自由度控制》以大型火电机组热工过程中广泛存在的各类不确定性为出发点,分别针对最小相位过程、时滞过程、非最小相位过程和多变量热工过程设计了不确定性补偿和二自由度控制策略,并采用理论推导、数值仿真和试验方法分析和验证了控制策略的稳定性和可行性。最后,本书将提出的控制方法应用于多个亚临界和超超临界火电机组的典型热工过程,显著提升了现场控制的运行水平。 本书可供热工专业的高年级本科生、研究生及热工工程人员参考。

孙立,博士毕业于清华大学能源与环境学院,现任教于东南大学能源与环境学院。主要从事能源动力过程先进控制研究。已在IEEE Transactions on Industrial Electronics, I&EC Research,ISA Transactions及国际自控联IFAC会刊等国际著名杂志发表第一作者SCI论文10篇,中文EI期刊论文3篇。第一发明人授权发明专利1项。相关研究结果已应用于南方电网多个火电机组,获得用户的广泛好评。

导师序言 当前,环境污染与气候变化已成为世界各国广泛关注的问题。然而,由于我国的能源资源禀赋,燃煤火电机组仍将在未来相当长的时间内占据我国发电结构的主体位置。因此,大力建设以自动控制和智能运维为核心技术的“智慧电站”已成为推动我国节能减排事业发展的必然趋势。大型火电机组热工过程在运行过程中往往面临许多不确定性,比如各类不可避免的外界不可测扰动。这些不确定性会使热工过程偏离预定的运行工况,从而降低经济性,甚至威胁安全性。因此,经过开题时的多次讨论,孙立博士最终选择从“不确定性补偿”这一视角展开学位论文的研究工作,抓住了热工过程控制的主要矛盾,且直接面向热工过程控制的实际应用。 在研究的过程中,本书采用并改进了以自抗扰控制为代表的二自由度控制技术,分别解决了热工过程中常见的最小相位过程、时滞过程、非最小相位过程和多变量过程的控制问题。本书理论与实践并重,在消化吸收本课题组近20年学术积累的基础上,形成了一套较为完整的热工过程不确定性补偿和二自由度控制理论体系,并在多个亚临界和超临界机组进行了试验。二自由度控制试验效果显著提升了原有控制系统的控制水平,取得了可观的经济效益,获得了项目单位的良好评价。 在博士学位论文开展研究的过程中,我们面临了许多理论与实践上的问题。广泛的科研合作为解决这些问题提供了良好的思路和途径。数年以来,在课题组每周五召开的研讨会上,张玉琼、马克西姆和董君伊等数十位同学先后围绕热工过程动态特性和自抗扰控制理论与孙立博士展开激烈的讨论,为学位论文的开展提供了大量的仿真案例,提出了许多有趣的问题,也触发了许多解决问题的新思路。广东...

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第1章引言

1.1研究背景和意义

1.2研究进展和现状

1.2.1热工过程控制研究现状

1.2.2不确定性: 自动控制的核心问题

1.2.3传统二自由度控制结构

1.2.4基于扰动观测器的二自由度控制

1.2.5基于扩张状态观测器的二自由度控制: 

自抗扰控制

1.2.6基于干扰与不确定性估计器的二自由度控制

1.3现代二自由度控制方法的特点

1.4研究内容和技术路线

第2章单变量二自由度控制理论基础研究

2.1时滞过程二自由度PI的最优抗扰整定

2.1.1研究背景

2.1.2问题描述

2.1.3一个新的鲁棒性指标——相对时滞裕度

2.1.4PI控制器参数变换和稳定域计算

2.1.5PI控制器参数稳定域求解

2.1.6基于时滞鲁棒性约束的优化问题

2.1.7仿真例子

2.2时滞过程的改进一阶ADRC控制及定量整定

2.2.1时滞ADRC结构

2.2.2补偿对象回路近似分析与ωo整定

2.2.3基于预期动态的kp参数整定

2.2.4仿真例子

2.3时滞过程二自由度UDE控制和定量整定

2.3.1时滞过程的改进UDE控制

2.3.2基于FOPDT过程的稳定性分析

2.3.3基于FOPDT过程的性能分析和参数整定

2.3.4仿真例子

2.4基于改进ESO的非最小相位系统二自由度控制策略

2.4.1基于模型信息的改进ESO设计

2.4.2反调量受限的最优前馈设计

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本书可供从事热工过程优化控制、特别是自抗扰控制的科研人员,以及火电机组现场工程师深入阅读。 查看详情