火电厂再热气温控制系统优化设计

　　在火电厂过程控制系统中，再热汽温存在大时滞、时变性和大干扰的缺点，而且具有不确定性和非线性。常规汽温控制系统在机组稳定运行时，一般能将汽温控制在允许范围内。当运行工况变化较大时，常规PID控制器往往整定不良，使控制品质变差。
　　
　　预测控制是近年发展起来的一类新型控制方法。DMC（dynaitllcmatrixcontrol）算法是基于对象阶跃响应的预测控制算法，其算法简单、计算量小、鲁棒性强，适用于有纯滞后、开环渐进稳定的zui小相位系统。预测控制汲取优化控制的思想，利用滚动的有*段优化取代一成不变的全局优化；通过实际反馈信息基础上的反复优化，能顾及到不确定性的影响并及时加以纠正。DMC算法比只依靠模型的一次优化更能适应实际过程，有更强的鲁棒性。
　　
　　为了克服再热器出口汽温的纯滞后性、大惯性环节的缺点，本文采用DMC-PID串级控制。实践证明，该方法可以有效提高控制精度并降低煤耗。
　　
　　一、再热器控制对象的动态特性
　　
　　本文采用某火力发电厂300MW机组再热汽群制对象的动态特性模型。为了尽快使蒸汽流量搁试验为阶跃扰动，将DEH切至硬手操并采用快速回路操作，通过直接改变调门开度来改变蒸汽流量。调门开度由30%变为24%，负荷由250MW变为217MW，蒸汽流量改变136t/h，记录蒸汽流量扰动曲线。根据淞曲线求得的再热汽温控制对象传递函数为：
　　
　　在250MW的负荷工况下，再热器控制切换解动控制，使给水流量迅速减少92t/h（10%），记录射流量扰动曲线。通过试验曲线求得再热汽温控制胜在给水流量扰动下的迟延时间和响应速度从而求出再热汽温控制对象在给水流量扰动下的传递函数为：
　　
　　二、动态矩阵控制（DMC）
　　
　　2.1预测模型
　　
　　在DMC中，过程模型采用非参量形式的阶跃响应来　　
　　三、再热汽温仿真研究
　　
　　3.1DMC·PID串级控制系统
　　
　　传统PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便和抗*力强而成为工业控制的主要技术之一；而预测控制，特别是动态矩阵控制，具有建模简单、可直接处理带有纯滞后的被控对象、跟踪性能良好和对模型失配有较强鲁棒性的特性。将两者的优势互补，可以构造出性能比较完善的新型控制器结构。利用PID控制良好的抗干扰性，首先形成PID闭环控制，这是控制的第1个层次，包含被控对象zui易发生干扰的部位；再将这一闭环系统和被控对象一起作为广义对象，用通常的DMC进行控制，这是控制的第2个层次。
　　
　　与传统的PID串级系统相比较，两者在内环控制上是相同的，即均采用PID调节器；而在外环控制上,DMC-PID串级控制以DMC算法取代了传统的PID算法。所设计的再热器出口温度控制系统结构如图2所示。　　
　　由图3（a）可知，系统分别在t=150s加入给水流量，在t=300s加入蒸汽流量扰动，DMC-PID控制砒比传统PID-PID控制具有恢复时间快、振动幅度小的特点。仿真结果表明，基于DMC-PID的再热汽温控制系统具有很强的抗*力，其控制品质得到很大改善。　　
　　为验证基于DMC-PID的再热汽温控制系统鲁棒性，将再热汽温控制系统的负荷工况点由原来的37%负荷变为50%负荷，即汽温控制系统的数学模型参数发生变化，则同时对原系统和变参数系统进行仿真，由如图3（b）所示的仿真结果曲线可以看出，对于变参数控制时，DMC-PID控制系统与传统PID-PID控制相比，其具有快速、平稳、无差跟踪的特性和更濒鲁棒性。
　　
　　四、结束语
　　
　　针对再热汽温存在大时滞、时变性和大干扰特点，本文介绍了DMC-PID串级控制技术在火电厂再热汽温自动控制系统中的应用。通过DMC-PID串级控制系统与PID-PID串级控制系统控制效果的仿真比较可以看出，DMC-PID串级控制系统在动态响应和抗*力等方面都明显优于PID-PID串级控制系统。DMC-PID控制方法结合饭测控制和串级控制的优点，具有良好的动态静态调节品质和较强的鲁棒性，在再热器汽温控制系统中是非常有应用价值的。