專利名稱：協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器參數(shù)優(yōu)化整定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于熱工自動控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及的是一種單元機(jī)組鍋爐跟隨協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的比例積分微分(PID)調(diào)節(jié)器參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化整定方法。
背景技術(shù)：
單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制的基本任務(wù)是，在保證機(jī)組運(yùn)行安全的前提下使機(jī)組具有盡可能快的功率響應(yīng)。由于汽機(jī)的動態(tài)特性較快而鍋爐的動態(tài)特性較慢，因而單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制普遍采用由比例積分微分(PID)調(diào)節(jié)器構(gòu)成的鍋爐跟隨協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，即通過汽機(jī)調(diào)門控制功率，通過鍋爐燃燒率控制主汽壓力，使機(jī)組具有較快的功率響應(yīng)特性。單元機(jī)組鍋爐跟隨協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是，可以通過充分利用鍋爐的蓄熱加快機(jī)組的功率響應(yīng)速度。升負(fù)荷時(shí)，先開大汽機(jī)調(diào)門開度，主汽壓力下降，鍋爐釋放蓄熱以響應(yīng)升負(fù)荷；降負(fù)荷時(shí)，先關(guān)小汽機(jī)調(diào)門開度，主汽壓力上升，鍋爐增加蓄熱以響應(yīng)降負(fù)荷。鍋爐側(cè)根據(jù)主汽壓力的變化調(diào)整燃燒率，最終維持主汽壓力在給定值。在整個(gè)升降負(fù)荷過程中， 主汽壓力的變化反映了鍋爐蓄熱的變化，主汽壓力變化越大，表示利用鍋爐蓄熱越充分，機(jī)組的功率響應(yīng)速度就越快。但為了保證機(jī)組運(yùn)行的安全性，一般要求主汽壓力與設(shè)定值的偏差必須控制在給定的最大允許范圍內(nèi)。對于單元機(jī)組鍋爐跟隨協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，最佳的比例積分微分(PID)調(diào)節(jié)器參數(shù)應(yīng)滿足如下兩個(gè)條件(1)閉環(huán)控制系統(tǒng)具有足夠的穩(wěn)定性；( 在保證機(jī)組運(yùn)行安全的前提下，能夠充分利用鍋爐的蓄熱，使機(jī)組具有盡可能快的功率響應(yīng)速度。因此在整定比例積分微分(PID)調(diào)節(jié)器參數(shù)時(shí)，既要考慮如條件(1)的控制系統(tǒng)自身的穩(wěn)定性性能指標(biāo)，還要考慮條件O)的單元機(jī)組鍋爐跟隨協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及要求。本發(fā)明正是基于這一出發(fā)點(diǎn)，提出一種單元機(jī)組鍋爐跟隨協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的比例積分微分(PID)調(diào)節(jié)器參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化整定方法。目前還未見有類似方法的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器參數(shù)優(yōu)化整定方法，使得閉環(huán)控制系統(tǒng)具有足夠的穩(wěn)定性，同時(shí)在保證機(jī)組運(yùn)行安全的前提下，能夠充分利用鍋爐的蓄熱，使機(jī)組具有盡可能快的功率響應(yīng)速度。技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為一種協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器參數(shù)優(yōu)化整定方法，該方法是用于單元機(jī)組鍋爐跟隨協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的比例積分微分調(diào)節(jié)器參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化整定方法，該方法包括如下步驟Al.通過模型辨識獲得單元機(jī)組鍋爐跟隨協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)被控對象模型，即在汽機(jī)調(diào)門開度不變的條件下，階躍增加鍋爐燃料量，每5秒鐘記錄下單元機(jī)組主汽壓力和輸出功率值，直到主汽壓力和輸出功率穩(wěn)定不變；在鍋爐燃料量不變的條件下，階躍增加汽機(jī)調(diào)門開度，每5秒鐘記錄下單元機(jī)組主汽壓力和輸出功率值，直到主汽壓力和輸出功率穩(wěn)定不變；根據(jù)上述所記錄的過程動態(tài)特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用基于階躍響應(yīng)的過程模型辨識方法， 分別獲得燃料量-主汽壓力過程、燃料量-輸出功率過程、汽機(jī)調(diào)門開度-主汽壓力過程和汽機(jī)調(diào)門開度-輸出功率過程的傳遞函數(shù)模型；A2.用步驟Al得到的四個(gè)過程的傳遞函數(shù)模型，與相互獨(dú)立的第一比例積分微分調(diào)節(jié)器和第二比例積分微分調(diào)節(jié)器構(gòu)成基本的單元機(jī)組鍋爐跟隨協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，作為參數(shù)優(yōu)化用的仿真控制系統(tǒng)，即第一比例積分微分調(diào)節(jié)器的輸入為功率設(shè)定值與測量值之差， 輸出為汽機(jī)調(diào)門開度，第二比例積分微分調(diào)節(jié)器的輸入為主汽壓力設(shè)定值與測量值之差， 輸出為燃料量；A3.確定用于比例積分微分調(diào)節(jié)器參數(shù)優(yōu)化整定的優(yōu)化目標(biāo)在功率設(shè)定值Netl作階躍變化時(shí)，系統(tǒng)功率響應(yīng)的上升時(shí)間最短，系統(tǒng)功率響應(yīng)的衰減率11^最大，系統(tǒng)主汽壓力響應(yīng)衰減率ΨΡ最接近給定的最小主汽壓力響應(yīng)衰減率ΨΜη ；Α4.將第一比例積分微分調(diào)節(jié)器和第二比例積分微分調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)ΚΡ、積分時(shí)間常數(shù)Ti、微分時(shí)間常數(shù)Td作為整定參數(shù)，通過單元機(jī)組鍋爐跟隨協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)仿真，采用非支配快速排序遺傳算法不斷搜索比例系數(shù)ΚΡ、積分時(shí)間常數(shù)1\、微分時(shí)間常數(shù)TD，作為比例積分微分調(diào)節(jié)器的參數(shù)值，使得單元機(jī)組鍋爐跟隨協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)輸出響應(yīng)能夠滿足步驟A3確定的優(yōu)化目標(biāo)，通過非支配快速排序遺傳算法搜索獲得的符合優(yōu)化目標(biāo)的多組比例積分微分調(diào)節(jié)器的參數(shù)值構(gòu)成參數(shù)整定優(yōu)化解集M ；A5.根據(jù)單元機(jī)組鍋爐跟隨協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的性能要求，在優(yōu)化解集M中按如下方法進(jìn)行偏好決策A51.計(jì)算功率設(shè)定值N⑷作階躍變化時(shí)，優(yōu)化解集M中每一個(gè)解所對應(yīng)的單元機(jī)組鍋爐跟隨協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)功率響應(yīng)衰減率主汽壓力響應(yīng)衰減率ΨΡ;Α52.從優(yōu)化解集M中選擇功率響應(yīng)衰減率大于ΨΜη，主汽壓力響應(yīng)衰減率大于 ΨΜη的解構(gòu)成新的優(yōu)化解集Μ1，其中分別為所設(shè)定的最小功率響應(yīng)衰減率和最小主汽壓力響應(yīng)衰減率；Α53.計(jì)算功率設(shè)定值Netl以每分鐘額定負(fù)荷的變化速率升或降負(fù)荷時(shí)，優(yōu)化解集Ml中每一個(gè)解所對應(yīng)的單元機(jī)組鍋爐跟隨協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的主汽壓力最大動態(tài)偏差的絕對值ePmax，其中R為電網(wǎng)要求的機(jī)組升或降負(fù)荷的負(fù)荷變動率；A54.從優(yōu)化解集Ml中選擇主汽壓力最大動態(tài)偏差絕對值ePmax小于并最接近于eP(l 的一組解作為比例積分微分調(diào)節(jié)器參數(shù)的最優(yōu)解，其中ero為機(jī)組所允許的主汽壓力最大動態(tài)偏差的絕對值；將A5的偏好決策過程獲得的那一組最優(yōu)的比例積分微分調(diào)節(jié)器參數(shù)，作為最終的比例積分微分調(diào)節(jié)器的參數(shù)，完成單元機(jī)組鍋爐跟隨協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)比例積分微分調(diào)節(jié)器參數(shù)的多目標(biāo)優(yōu)化整定。有益效果本發(fā)明采用多目標(biāo)優(yōu)化策略對單元機(jī)組鍋爐跟隨協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的比例積分微分(PID)調(diào)節(jié)器參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化整定，能保證控制系統(tǒng)具有所需的穩(wěn)定性，并在保證機(jī)組運(yùn)行安全的前提下，控制系統(tǒng)具有盡可能快的功率響應(yīng)速度。本發(fā)明適用于各種類型的采用鍋爐跟隨協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的單元機(jī)組，可方便地獲得最優(yōu)的比例積分微分(PID)調(diào)節(jié)器參數(shù)。


圖1是單元機(jī)組鍋爐跟隨協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；圖加是功率設(shè)定值按2 % 曲線； 圖2b是功率設(shè)定值按2 % 響應(yīng)曲線；圖2c是功率設(shè)定值按2 % 變化響應(yīng)曲線；圖2d是功率設(shè)定值按2 % 響應(yīng)曲線。
min額定負(fù)荷的速度變化時(shí)優(yōu)化系統(tǒng)的負(fù)荷變化響應(yīng) min額定負(fù)荷的速度變化時(shí)優(yōu)化系統(tǒng)的主汽壓力變化 min額定負(fù)荷的速度變化時(shí)優(yōu)化系統(tǒng)的汽機(jī)調(diào)門開度 min額定負(fù)荷的速度變化時(shí)優(yōu)化系統(tǒng)的入爐煤量變化
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是一個(gè)2X2的多變量系統(tǒng)，比例積分微分(PID)調(diào)節(jié)器參數(shù)優(yōu)化整定本質(zhì)上是一個(gè)多目標(biāo)尋優(yōu)問題。首先要獲得單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制被控對象數(shù)學(xué)模型，再根據(jù)鍋爐跟隨協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，確定若干個(gè)用于比例積分微分(PID)調(diào)節(jié)器參數(shù)優(yōu)化整定的優(yōu)化目標(biāo)。然后通過控制系統(tǒng)仿真，采用多目標(biāo)遺傳算法對比例積分微分 (PID)調(diào)節(jié)器參數(shù)進(jìn)行多目標(biāo)尋優(yōu)，得到一組優(yōu)化解集。最后進(jìn)行偏好決策，在優(yōu)化解集中選取一組參數(shù)作為最優(yōu)的比例積分微分(PID)調(diào)節(jié)器參數(shù)。本發(fā)明提供的一種協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器參數(shù)優(yōu)化整定方法，該方法是用于單元機(jī)組鍋爐跟隨協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的比例積分微分調(diào)節(jié)器參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化整定方法，該方法包括如下步驟A6.通過模型辨識獲得單元機(jī)組鍋爐跟隨協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)被控對象模型，即在汽機(jī)調(diào)門開度不變的條件下，階躍增加鍋爐燃料量，每5秒鐘記錄下單元機(jī)組主汽壓力和輸出功率值，直到主汽壓力和輸出功率穩(wěn)定不變；在鍋爐燃料量不變的條件下，階躍增加汽機(jī)調(diào)門開度，每5秒鐘記錄下單元機(jī)組主汽壓力和輸出功率值，直到主汽壓力和輸出功率穩(wěn)定不變；根據(jù)上述所記錄的過程動態(tài)特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用基于階躍響應(yīng)的過程模型辨識方法， 分別獲得燃料量-主汽壓力過程、燃料量-輸出功率過程、汽機(jī)調(diào)門開度-主汽壓力過程和汽機(jī)調(diào)門開度-輸出功率過程的傳遞函數(shù)模型；A7.用步驟Al得到的四個(gè)過程的傳遞函數(shù)模型，與相互獨(dú)立的第一比例積分微分調(diào)節(jié)器和第二比例積分微分調(diào)節(jié)器構(gòu)成基本的單元機(jī)組鍋爐跟隨協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，作為參數(shù)優(yōu)化用的仿真控制系統(tǒng)，即第一比例積分微分調(diào)節(jié)器的輸入為功率設(shè)定值與測量值之差， 輸出為汽機(jī)調(diào)門開度，第二比例積分微分調(diào)節(jié)器的輸入為主汽壓力設(shè)定值與測量值之差， 輸出為燃料量；A8.確定用于比例積分微分調(diào)節(jié)器參數(shù)優(yōu)化整定的優(yōu)化目標(biāo)在功率設(shè)定值Netl作階躍變化時(shí)，系統(tǒng)功率響應(yīng)的上升時(shí)間最短，系統(tǒng)功率響應(yīng)的衰減率11^最大，系統(tǒng)主汽壓力響應(yīng)衰減率ΨΡ最接近給定的最小主汽壓力響應(yīng)衰減率ΨΜη ；Α9.將第一比例積分微分調(diào)節(jié)器和第二比例積分微分調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)ΚΡ、積分時(shí)間常數(shù)1\、微分時(shí)間常數(shù)Td作為整定參數(shù)，通過單元機(jī)組鍋爐跟隨協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)仿真，采用非支配快速排序遺傳算法不斷搜索比例系數(shù)KP、積分時(shí)間常數(shù)1\、微分時(shí)間常數(shù)TD，作為比例積分微分調(diào)節(jié)器的參數(shù)值，使得單元機(jī)組鍋爐跟隨協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)輸出響應(yīng)能夠滿足步驟A3確定的優(yōu)化目標(biāo)，通過非支配快速排序遺傳算法搜索獲得的符合優(yōu)化目標(biāo)的多組比例積分微分調(diào)節(jié)器的參數(shù)值構(gòu)成參數(shù)整定優(yōu)化解集M ；A10.根據(jù)單元機(jī)組鍋爐跟隨協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的性能要求，在優(yōu)化解集M中按如下方法進(jìn)行偏好決策A51.計(jì)算功率設(shè)定值N⑷作階躍變化時(shí)，優(yōu)化解集M中每一個(gè)解所對應(yīng)的單元機(jī)組鍋爐跟隨協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)功率響應(yīng)衰減率主汽壓力響應(yīng)衰減率ΨΡ;Α52.從優(yōu)化解集M中選擇功率響應(yīng)衰減率大于ΨΜη，主汽壓力響應(yīng)衰減率大于 ΨΜη的解構(gòu)成新的優(yōu)化解集Μ1，其中ΨΜη分別為所設(shè)定的最小功率響應(yīng)衰減率和最小主汽壓力響應(yīng)衰減率；Α53.計(jì)算功率設(shè)定值Netl以每分鐘額定負(fù)荷的變化速率升或降負(fù)荷時(shí)，優(yōu)化解集Ml中每一個(gè)解所對應(yīng)的單元機(jī)組鍋爐跟隨協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的主汽壓力最大動態(tài)偏差的絕對值ePmax，其中R為電網(wǎng)要求的機(jī)組升或降負(fù)荷的負(fù)荷變動率；A54.從優(yōu)化解集Ml中選擇主汽壓力最大動態(tài)偏差絕對值ePmax小于并最接近于ePQ 的一組解作為比例積分微分調(diào)節(jié)器參數(shù)的最優(yōu)解，其中ero為機(jī)組所允許的主汽壓力最大動態(tài)偏差的絕對值；將A5的偏好決策過程獲得的那一組最優(yōu)的比例積分微分調(diào)節(jié)器參數(shù)，作為最終的比例積分微分調(diào)節(jié)器的參數(shù)，完成單元機(jī)組鍋爐跟隨協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)比例積分微分調(diào)節(jié)器參數(shù)的多目標(biāo)優(yōu)化整定。本發(fā)明的具體實(shí)施步驟如下(1)通過模型辨識獲得協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)被控對象模型在汽機(jī)調(diào)門開度不變的條件下，階躍增加鍋爐燃料量，每5秒鐘記錄下單元機(jī)組主汽壓力和輸出功率值，直到主汽壓力和輸出功率穩(wěn)定不變。在鍋爐燃料量不變的條件下，階躍增加汽機(jī)調(diào)門開度，每5秒鐘記錄下單元機(jī)組主汽壓力和輸出功率值，直到主汽壓力和輸出功率穩(wěn)定不變。根據(jù)上述所記錄的過程動態(tài)特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用基于階躍響應(yīng)的過程模型辨識方法，分別獲得燃料量-主汽壓力過程、燃料量-輸出功率過程、汽機(jī)調(diào)門開度-主汽壓力過程和汽機(jī)調(diào)門開度-輸出功率過程的傳遞函數(shù)模型；(2)用步驟1得到的四個(gè)過程的傳遞函數(shù)模型，與兩個(gè)比例積分微分(PID)調(diào)節(jié)器構(gòu)成基本的單元機(jī)組鍋爐跟隨協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，作為參數(shù)優(yōu)化用的仿真控制系統(tǒng)，即一個(gè)調(diào)節(jié)器的輸入為功率設(shè)定值與測量值之差，輸出為汽機(jī)調(diào)門開度，另一個(gè)調(diào)節(jié)器的輸入為主汽壓力設(shè)定值與測量值之差，輸出為燃料量(燃燒率)；(3)根據(jù)鍋爐跟隨協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，選取如下三個(gè)指標(biāo)作為比例積分微分 (PID)調(diào)節(jié)器參數(shù)的優(yōu)化目標(biāo)在功率設(shè)定值Netl作階躍變化時(shí)，a)系統(tǒng)功率響應(yīng)的上升時(shí)間最短；b)系統(tǒng)功率響應(yīng)的衰減率ΨΝ最大；c)系統(tǒng)主汽壓力響應(yīng)的衰減率ΨΡ最接近給定的最小主汽壓力響應(yīng)衰減率ΨΜη。(4)將比例積分微分(PID)調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)ΚΡ、積分時(shí)間常數(shù)凡、微分時(shí)間常數(shù) Td作為整定參數(shù)，通過控制系統(tǒng)仿真，采用I I支配快速排序遺傳算法NSGAI I (趙亮，遺傳算法在熱I過程建模與優(yōu)化控制中的應(yīng)用研究[D]，南京東南大學(xué)，2006，ΡΡ29-31)不斷搜索KP、T” TD，作為調(diào)節(jié)器的參數(shù)值，使得系統(tǒng)輸出響應(yīng)能夠滿足步驟3所確定的3個(gè)優(yōu)化目標(biāo)，通過非支配快速排序遺傳算法NSGA-II索獲得的符合優(yōu)化目標(biāo)的多組調(diào)節(jié)器參數(shù)構(gòu)成參數(shù)整定優(yōu)化解集M ；(5)結(jié)合單元機(jī)組鍋爐跟隨協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行偏好決策，在優(yōu)化解集中M 中選取一組參數(shù)作為最優(yōu)的比例積分微分(PID)調(diào)節(jié)器參數(shù)。其方法及步驟如下(Al)計(jì)算功率設(shè)定值Netl作階躍變化時(shí)，優(yōu)化解集M中每一個(gè)解所對應(yīng)的控制系統(tǒng)功率響應(yīng)衰減率主汽壓力響應(yīng)衰減率ΨΡ;(Α2)從優(yōu)化解集M中選擇功率響應(yīng)衰減率ΨΝ大于ΨΜη，主汽壓力響應(yīng)衰減率ΨΡ 大于ΨΜη的解構(gòu)成新的優(yōu)化解集Μ1，其中分別為所設(shè)定的最小功率響應(yīng)衰減率和最小主汽壓力響應(yīng)衰減率；(A3)計(jì)算功率設(shè)定值N⑷以每分鐘額定負(fù)荷的變化速率升(或降)負(fù)荷時(shí)，優(yōu)化解集Ml中每一個(gè)解所對應(yīng)的控制系統(tǒng)的主汽壓力最大動態(tài)偏差的絕對值ePmax，其中R為電網(wǎng)要求的機(jī)組升(或降)負(fù)荷的負(fù)荷變動率；(A4)從優(yōu)化解集Ml中選擇主汽壓力最大動態(tài)偏差的絕對值ePmax小于并最接近于 eP0的一組解作為比例積分微分(PID)調(diào)節(jié)器參數(shù)的最優(yōu)解，其中eP(l為設(shè)定的機(jī)組允許的最大主汽壓力動態(tài)偏差的絕對值。(A5)將A4獲得的那一組最優(yōu)解作為最終的比例積分微分(PID)調(diào)節(jié)器的參數(shù)，完成單元機(jī)組鍋爐跟隨協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的比例積分微分(PID)調(diào)節(jié)器參數(shù)的多目標(biāo)優(yōu)化整定?？刂葡到y(tǒng)被控對象傳遞函數(shù)模型可采用基于階躍響應(yīng)的相關(guān)傳遞函數(shù)模型辨識方法獲得。多目標(biāo)尋優(yōu)除了采用非支配快速排序遺傳算法NSGA-II，還可選用其它多目標(biāo)遺傳算法。在多目標(biāo)優(yōu)化偏好決策時(shí)，步驟(A2)的目的是使閉環(huán)控制系統(tǒng)具有所需的穩(wěn)定性，步驟(A4)的目的是在保證安全的前提下，盡量使主汽壓力波動，從而充分利用鍋爐蓄熱，使系統(tǒng)具有盡可能快的功率響應(yīng)速度。圖1是用于調(diào)節(jié)器參數(shù)優(yōu)化整定的單元機(jī)組鍋爐跟隨協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。圖中 NE(1、NE、PTO、PT、μ t與μ b分別為機(jī)組功率設(shè)定值、機(jī)組實(shí)發(fā)功率、機(jī)組主汽壓力設(shè)定值、機(jī)組主汽壓力實(shí)測值、汽輪機(jī)調(diào)門開度和機(jī)組入爐煤量(鍋爐燃燒率)。兩個(gè)調(diào)節(jié)器均采用比例積分(PI)調(diào)節(jié)器。為了說明本方法的有效性，以某300兆瓦機(jī)組為例，其經(jīng)過辨識之后的負(fù)荷對象數(shù)學(xué)模型為
權(quán)利要求
1. 一種協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器參數(shù)優(yōu)化整定方法，其特征在于該方法是用于單元機(jī)組鍋爐跟隨協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的比例積分微分調(diào)節(jié)器參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化整定方法，該方法包括如下步驟Al.通過模型辨識獲得單元機(jī)組鍋爐跟隨協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)被控對象模型，即在汽機(jī)調(diào)門開度不變的條件下，階躍增加鍋爐燃料量，每5秒鐘記錄下單元機(jī)組主汽壓力和輸出功率值，直到主汽壓力和輸出功率穩(wěn)定不變；在鍋爐燃料量不變的條件下，階躍增加汽機(jī)調(diào)門開度，每5秒鐘記錄下單元機(jī)組主汽壓力和輸出功率值，直到主汽壓力和輸出功率穩(wěn)定不變； 根據(jù)上述所記錄的過程動態(tài)特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用基于階躍響應(yīng)的過程模型辨識方法，分別獲得燃料量-主汽壓力過程、燃料量-輸出功率過程、汽機(jī)調(diào)門開度-主汽壓力過程和汽機(jī)調(diào)門開度-輸出功率過程的傳遞函數(shù)模型；A2.用步驟Al得到的四個(gè)過程的傳遞函數(shù)模型，與相互獨(dú)立的第一比例積分微分調(diào)節(jié)器和第二比例積分微分調(diào)節(jié)器構(gòu)成基本的單元機(jī)組鍋爐跟隨協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，作為參數(shù)優(yōu)化用的仿真控制系統(tǒng)，即第一比例積分微分調(diào)節(jié)器的輸入為功率設(shè)定值與測量值之差，輸出為汽機(jī)調(diào)門開度，第二比例積分微分調(diào)節(jié)器的輸入為主汽壓力設(shè)定值與測量值之差，輸出為燃料量；A3.確定用于比例積分微分調(diào)節(jié)器參數(shù)優(yōu)化整定的優(yōu)化目標(biāo)在功率設(shè)定值Netl作階躍變化時(shí)，系統(tǒng)功率響應(yīng)的上升時(shí)間最短，系統(tǒng)功率響應(yīng)的衰減率ΨΝ最大，系統(tǒng)主汽壓力響應(yīng)衰減率ΨΡ最接近給定的最小主汽壓力響應(yīng)衰減率ΨΜη ；Α4.將第一比例積分微分調(diào)節(jié)器和第二比例積分微分調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)ΚΡ、積分時(shí)間常數(shù)1\、微分時(shí)間常數(shù)Td作為整定參數(shù)，通過單元機(jī)組鍋爐跟隨協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)仿真，采用非支配快速排序遺傳算法不斷搜索比例系數(shù)ΚΡ、積分時(shí)間常數(shù)凡、微分時(shí)間常數(shù)TD，作為比例積分微分調(diào)節(jié)器的參數(shù)值，使得單元機(jī)組鍋爐跟隨協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)輸出響應(yīng)能夠滿足步驟A3 確定的優(yōu)化目標(biāo)，通過非支配快速排序遺傳算法搜索獲得的符合優(yōu)化目標(biāo)的多組比例積分微分調(diào)節(jié)器的參數(shù)值構(gòu)成參數(shù)整定優(yōu)化解集M ；A5.根據(jù)單元機(jī)組鍋爐跟隨協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的性能要求，在優(yōu)化解集M中按如下方法進(jìn)行偏好決策A51.計(jì)算功率設(shè)定值N⑷作階躍變化時(shí)，優(yōu)化解集M中每一個(gè)解所對應(yīng)的單元機(jī)組鍋爐跟隨協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)功率響應(yīng)衰減率主汽壓力響應(yīng)衰減率ΨΡ;Α52.從優(yōu)化解集M中選擇功率響應(yīng)衰減率大于ΨΜη，主汽壓力響應(yīng)衰減率大于ΨΜη 的解構(gòu)成新的優(yōu)化解集Ml，其中Ψ —分別為所設(shè)定的最小功率響應(yīng)衰減率和最小主汽壓力響應(yīng)衰減率；Α53.計(jì)算功率設(shè)定值Netl以每分鐘額定負(fù)荷的變化速率升或降負(fù)荷時(shí)，優(yōu)化解集 Ml中每一個(gè)解所對應(yīng)的單元機(jī)組鍋爐跟隨協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的主汽壓力最大動態(tài)偏差的絕對值ePmax，其中R為電網(wǎng)要求的機(jī)組升或降負(fù)荷的負(fù)荷變動率；A54.從優(yōu)化解集Ml中選擇主汽壓力最大動態(tài)偏差絕對值ePmax小于并最接近于的一組解作為比例積分微分調(diào)節(jié)器參數(shù)的最優(yōu)解，其中ero為機(jī)組所允許的主汽壓力最大動態(tài)偏差的絕對值；將A51-AM的偏好決策過程獲得的那一組最優(yōu)的比例積分微分調(diào)節(jié)器參數(shù)，作為最終的比例積分微分調(diào)節(jié)器的參數(shù)，完成單元機(jī)組鍋爐跟隨協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)比例積分微分調(diào)節(jié)器參數(shù)的多目標(biāo)優(yōu)化整定。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器參數(shù)優(yōu)化整定方法，其特征在于該方法是用于單元機(jī)組鍋爐跟隨協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的比例積分微分調(diào)節(jié)器參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化整定方法，該方法包括如下步驟通過模型辨識獲得單元機(jī)組鍋爐跟隨協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)被控對象模型，即在汽機(jī)調(diào)門開度不變的條件下，階躍增加鍋爐燃料量，每5秒鐘記錄下單元機(jī)組主汽壓力和輸出功率值，直到主汽壓力和輸出功率穩(wěn)定不變；在鍋爐燃料量不變的條件下，階躍增加汽機(jī)調(diào)門開度，每5秒鐘記錄下單元機(jī)組主汽壓力和輸出功率值。該方法使得閉環(huán)控制系統(tǒng)具有足夠的穩(wěn)定性，同時(shí)在保證機(jī)組運(yùn)行安全的前提下，能夠充分利用鍋爐的蓄熱，使機(jī)組具有盡可能快的功率響應(yīng)速度。
文檔編號G05B13/04GK102183890SQ20111006545
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月16日
發(fā)明者邱騰飛, 雎剛 申請人:東南大學(xué)