[发明专利]基于自抗扰控制的汽轮机转速控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及中间再热式汽轮机控制领域，特别涉及一种基于自抗扰控制的汽轮机转速控制方法。

背景技术

在火力发电厂生产过程中，汽轮机转速控制是核心技术的主要部分。长期以来，提高汽轮机精确性、快速性和稳定性一直是汽轮机控制研究的热点。由于锅炉蒸汽通过高压阀进入高压缸后，中间再热式汽轮机存在庞大的中间再热容积，高压缸排汽增多的部分并未立即进入中压缸，而是滞留在再热器中，使中、低压缸排汽时间滞后，导致中间再热式汽轮机具有大时滞特性，引起汽轮机响应慢；另外电力负荷变化的不确定性还会导致汽轮机转速的不稳定。为了满足火力发电厂中间再热式汽轮机快速响应和稳定运行的要求，有必要提高汽轮机反应的快速性和运转的稳定性，这样才能保证机组的经济型和安全性。

文献检索查到相关专利：2014年2月5日公开的申请号为201310533169.9的发明专利《一种基于自适应逆控制的汽轮机转速控制方法》，提供一种基于自适应逆控制的汽轮机转速控制方法，将自适应逆控制的方法与神经网络技术结合，利用RBF神经网络在线辨识获得对象模型、逆模型和扰动消除控制器，对给定转速信号和外部扰动分别进行控制，使两者同时达到最佳控制效果，无需在两者之间进行折衷。

但是上述专利存在缺陷：虽然不需要事先知道汽轮机调速对象的精确模型，能够很好的跟踪速度指令，并有效抑制干扰，但是该方法需要将扰动信号产生的效果分离出来，然后针对此扰动效果在线构建自适应消除控制器，在不改变对象动态特性的条件下，才能抑制扰动。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种参数适应性强，保证高精度控制的基于自抗扰控制的汽轮机转速控制方法。

本发明提供的基于自抗扰控制的汽轮机转速控制方法，具有这样的特征，包括以下步骤：

步骤一，二阶跟踪微分器优化汽轮机的转速的过渡过程，跟踪输入信号和输入信号的微分信号；

步骤二，由扩张状态观测器观测输出信号和输出信号的微分信号；

步骤三，将由跟踪到的输入信号和观测到的输出信号之间的误差，以及跟踪到的输入信号的微分信号和观测到的输出信号的微分信号之间的误差，通过非线性状态误差反馈控制律计算得到一个非线性状态误差反馈控制量；以及

步骤四，由得到的非线性状态误差反馈控制量以及扩张状态观测器扩张出来的扰动估计值得出最终控制量，即蒸汽流量，

其中，输入信号为给定转速，输出信号为实际转速。

本发明提供的基于自抗扰控制的汽轮机转速控制方法，还具有这样的特征：其中，跟踪微分器的汽轮机的转速过渡过程的计算公式为

v为汽轮机的给定转速，x₁对输入信号v(t)进行快速无超调跟踪，同时x₂跟踪输入信号的微分信号e为跟踪到的给定转速值与给定转速之间的误差，sign(·)是符号函数，r,d为需要设定的跟踪微分器的参数。

本发明提供的基于自抗扰控制的汽轮机转速控制方法，还具有这样的特征：其中，扩张状态观测器的计算公式为

式中

y为汽轮机的实际输出转速，z₁为估计跟踪到的汽轮机的实际转速，e₀为估计跟踪到的实际转速与实际输出转速的误差，z₂为估计跟踪到的汽轮机的实际转速的变化率，z₃为汽轮机的转速扰动估计值，α₁，α₂，δ，β₁，β₂，β₃为需要设定的扩张状态观测器的参数。

本发明提供的基于自抗扰控制的汽轮机转速控制方法，还具有这样的特征：其中，非线性状态误差反馈控制律的计算公式为