[发明专利]基于非线性控制和模糊控制的协调控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电厂协调控制领域，具体地，涉及一种基于非线性控制和模糊控制的协调控制方法。 

背景技术

火电厂单元机组运行时，锅炉和汽轮发电机共同维持外部负荷的要求，也共同保证内部运行参数（主要是主蒸汽压力）稳定。因此单元机组的输出功率与负荷要求是否一致反映了机组与外部电网之间能量供求平衡关系，而主蒸汽压力则反映了机组内部锅炉和汽轮发电机之间能量供求平衡关系。也就是说功率和主汽压力是单元机组协调控制的主要参数。 

由于锅炉和汽轮发电机的运行过程各有特点，它们的动态特性存在很大差异，汽轮发电机的负荷响应快，锅炉负荷响应慢。现有技术不能保证单元机组在进行负荷控制时很好地协调机、炉二侧的控制操作，合理的保持好内外二个能量的供求平衡关系，不能兼顾负荷响应性能和内部运行参数稳定。也就是说，现有的单元机组不能在对外有较快的功率响应和一定的调频能力的同时，确保主蒸汽压力维持在允许范围内。 

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种基于非线性控制和模糊控制的协调控制方法，以实现在单元组对外有较快的功率响应和一定的调频能力的同时，确保主蒸汽压力维持在允许范围内，从而使机组内的锅炉和汽轮发电机之间的供求平衡，达到最大的效率的优点。 

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是： 

一种基于非线性控制和模糊控制的协调控制方法，对网控的负荷指令、运行人员设定的负荷指令进行负荷选择，经修正后作为电功率指令信号；

将上述的电功率指令信号为设定值、发电机功率为设定值进行PID运算，并以压力偏差及压力设定值变化量通过函数曲线（压力偏差对应功率修正曲线，压力偏差大时，通过改变负荷指令，来改变负荷，避免压力偏差因增减负荷而加大，保持系统稳定）形成的信号作为前馈，形成汽机的主控指令；

以汽压比值乘以主蒸汽压力值为设定值，热量信号作为测量值，进行锅炉主控PID运算，以锅炉加速指令和负荷指令通过函数曲线（负荷指令变化直接改变锅炉主控指令，而不是等待主汽压力变化再调整锅炉主控指令，可提高锅炉反映速度），形成的信号作为前馈，最终形成锅炉主控指令；

根据上述汽机的主控指令和锅炉主控指令对火电机组进行控制。

根据本发明的优选实施例，所述PID运算为： 

；

其非线性函数f(x)的选择原则是：与线性相比，小误差时采取较大控制，大误差时采取较小控制，非线性函数f(x)公式如下：

；

其中： x为输入线号；δ为函数滤波器的滤波因子，增加δ可使滤波效果变好，但延迟效果加剧；α为常数，在0~1之间取值，值越小，跟踪越快，滤波效果越差。

根据本发明的优选实施例，所述PID运算中采用模糊控制，偏差处理采用了上述非线性函数，其积分环节分为负荷指令无变化时的稳态变积分回路及负荷指令变动时动态变积分回路，在负荷变动过程中，通过动态变积分回路适当减弱积分，在负荷未变动时，则切为稳态变积分回路，通过偏差及偏差变化率对积分作用的强弱进行模糊自整定。 

本发明的技术方案，通过对锅炉指令和汽机的主控指令进行模糊控制和PID运算，很好地协调机、炉二侧的控制操作，合理的保持好内外二个能量的供求平衡关系，以兼顾负荷响应性能和内部运行参数稳定。使单元机组对外有较快的功率响应和一定的调频能力，同时确保主蒸汽压力维持在允许范围内，从而使机组内的锅炉和汽轮发电机之间的供求平衡，达到最佳控制的目的。 

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。 

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。 

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中： 

图1为本发明实施例所述的基于非线性控制和模糊控制的协调控制方法的输出功率指令处理原理图；

图2为本发明实施例所述的基于非线性控制和模糊控制的协调控制方法的锅炉主控命令指令处理原理图；

图3为本发明实施例所述的基于非线性控制和模糊控制的协调控制方法的汽机主控命令指令处理原理图；

图4为本发明实施例所述的基于非线性控制和模糊控制的协调控制方法的模糊控制规则表；