[发明专利]一种炉跟机协调控制系统控制器参数优化整定方法

说明书

本发明公开了一种炉跟机协调控制系统控制器参数优化整定方法。该方法首先用两个PI控制器与汽包锅炉机组负荷被控对象构成炉跟机协调控制系统；然后用机组功率和主汽压力的偏差及其相应的偏差变化率，构建新型优化性能指标，该性能指标以功率偏差及偏差变化率项作为分子，以主汽压力偏差及偏差变化率项作为分母，可使优化系统在外界负荷需求改变时，能通过改变主汽压力，利用锅炉蓄热来满足负荷变化需求；最后根据该新型性能指标，采用遗传算法优化两个PI控制器的参数。采用本发明可使协调控制系统能充分利用锅炉蓄热，有效提高机组的负荷响应速度；通过指标中的权系数，方便、有效地调整协调控制系统主汽压力的动态偏差，有利于工程实际应用。

技术领域

本发明属于自动控制技术领域，具体涉及一种炉跟机协调控制系统控制器参数优化整定方法。

背景技术

汽包锅炉机组协调控制的基本任务是，使机组尽可能快地响应电网的负荷需求，同时保证机组主汽压力偏差在安全范围内。由于汽机的动态特性较快而锅炉的动态特性较慢，控制过程中如果不能充分利用锅炉的蓄热，很难提高机组的功率响应速度。

汽包锅炉机组负荷控制普遍采用由PI(比例积分)控制器构成的炉跟机协调控制系统，即通过汽机调门控制功率，通过锅炉燃烧率控制主汽压力。公开报道的控制器参数优化整定方法一般基于如下形式的优化性能指标：通过调整权系数α的取值可改变利用锅炉蓄热的程度，进而影响机组的负荷响应速度。但是，由于炉跟机协调控制方式的限制，以及被控对象动态特性自身的特点，权系数α对机组负荷响应速度的影响能力是有限的，基于该性能指标优化的控制系统不能充分利用锅炉的蓄热，因而机组负荷的响应速度也受到了限制，影响了协调控制系统的性能。

发明内容

发明目的：本发明提供一种可提高机组负荷响应速度并可方便、有效调整主汽压力动态偏差的炉跟机协调控制系统控制器参数优化整定方法。

技术方案：本发明提供了一种炉跟机协调控制系统控制器参数优化整定方法，具体包括以下步骤：

(1)用两个比例积分控制器PI1和PI2与汽包锅炉机组负荷被控对象构成炉跟机协调控制系统；

(2)采用机组功率和主汽压力的偏差及其相应的偏差变化率，构建新型优化性能指标；

(3)设置PI1和PI2两个控制器参数的优化搜索范围；

(4)根据步骤(2)的优化性能指标，采用遗传算法优化两个PI控制器的参数。

步骤(1)所述的炉跟机协调控制系统中：

PI1为机侧控制器，其传递函数为D₁(s)：

PI2为炉侧控制器，其传递函数为D₂(s)：

其中，s为复数域内的复变量，K_P1和K_P2为比例系数，K_I1和K_I2为积分系数。

步骤(2)所述的新型优化性能指标通过以下公式获得：

其中，e_Ne(t)为功率偏差，等于机组功率与其设定值之差，e_Pt(t)为主汽压力偏差，等于主汽压力与其设定值之差，ce_Ne(t)、ce_Pt(t)分别为功率和主汽压力的偏差变化率，λ₁和λ₂为权系数。

步骤(3)所述的的PI1和PI2两个控制器参数的优化搜索范围为：

K_P1、K_P2∈(0,10)；