船用增壓鍋爐汽包水位預測控制方法研究.pdf

1、增壓鍋爐在船舶蒸汽動力裝置中具有舉足輕重的地位,具有尺寸小、重量輕、功率大、經(jīng)濟性以及高可靠性等優(yōu)點。為推動船舶蒸汽動力的發(fā)展,提高船用增壓鍋爐的自動化水平,開展增壓鍋爐先進控制方法研究是發(fā)展增壓鍋爐在船舶行業(yè)安全、穩(wěn)定、高效運行的迫在眉睫的研究課題。預測控制作為一種性能優(yōu)越的控制算法,對模型精度要求不高,在過程控制應用中顯示了良好的性能,本文以實際科研項目為課題研究背景,以預測控制理論為基礎,圍繞船用增壓鍋爐蒸發(fā)系統(tǒng),以減少算法計算量

2、、提高汽包水位控制算法的實時性為目標,開展了以下的研究工作:
　　 首先,從建立船用增壓鍋爐系統(tǒng)仿真平臺角度出發(fā),全面分析了船用增壓鍋爐蒸發(fā)系統(tǒng)的工作機理,簡化其物理模型,利用汽水兩相的質(zhì)量平衡方程和能量平衡方程建立了蒸發(fā)系統(tǒng)的動態(tài)機理模型,仿真結果反映了汽包水位在不同工況下的動態(tài)響應,符合基本規(guī)律和過程機理,為后續(xù)的船用增壓鍋爐汽包水位預測控制方法研究奠定了基礎。
　　 其次,為提高船用增壓鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)的快速性

3、,對串級廣義預測控制算法進行了改進,設計了船用增壓鍋爐汽包水位的串級GGPC(灰色廣義預測控制)-PI控制器。該控制器采用簡單的灰色預測模型,與廣義預測控制中的CARIMA模型相比減小了計算量,實現(xiàn)了對汽包水位特定工況的有效控制。該方法綜合了預測控制、串級控制、灰色理論和PID控制的優(yōu)點,且方法簡單易行。
　　 再次,根據(jù)船用增壓鍋爐大范圍變工況的運行特點,提出了汽包水位的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡動態(tài)補償多模型預測控制策略,即在典型工作點

4、建立固定模型并結合RBF神經(jīng)網(wǎng)絡動態(tài)補償模型誤差,控制器及時實現(xiàn)模型切換,以適應動態(tài)特性的變化。該方法充分考慮到單一固定模型不能適應全局大范圍工況變化的特點,預測控制與RBF神經(jīng)網(wǎng)絡的結合極大地提高了系統(tǒng)的魯棒性與穩(wěn)定性。
　　 最后,針對船用增壓鍋爐汽包水位非線性、時變和環(huán)境不確定等特性,設計了基于T-S模糊多模型的汽包水位滑模預測控制器。采用具有萬能逼近特性的T-S模糊模型作為預測模型,利用滑模變結構的強魯棒性改善預測控制特