[发明专利]基于模糊免疫比例积分控制的重型燃气轮机温度控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在线的基于模糊免疫比例积分控制的重型燃气轮机温度控制方法，涉及燃气轮机温度控制的模糊免疫比例积分控制。

背景技术

燃气轮机的透平叶轮和叶片等均在高温高速下工作，承受着高温和巨大的离心力，透平叶轮和叶片的材料强度随着温度的升高而明显降低，这些高温部件的强度余量不是很大，所以在运行中必须将透平进气温度控制在一定的范围内。否则，过高的温度会使透平受热部件寿命降低，甚至引起透平叶片烧毁，断裂等严重事故。

燃气轮机透平内部温度的高限在第一级喷嘴处，这里的工作温度很高，无法直接测量和控制，只能通过测量燃气轮机排气温度间接控制。当工作温度超过最高温度限制时，通过调节燃料量，控制排气温度，从而控制工作温度，使机组能有最大的出力和最高的效率，且能在允许的最高工作温度下安全可靠地运行。

燃气轮机的温度控制是最高温度限制系统。常规的温度控制采用传统的比例积分控制器，控制器一经确定不再改变。在实际过程中，由于非线性、负荷变化或者干扰因素等原因，对象特性参数和结构可能发生改变，控制器品质也会随之下降。重者燃气轮机温度控制器失效，燃气轮机进入超温保护引起机组遮断，轻者温度控制效果不佳，长期看来会影响燃气轮机高温部件的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有燃气轮机温度控制过程中非线性、不确定性、干扰因素等原因引起的控制品质不佳问题，使用模糊免疫比例积分控制，包括模糊控制在线调整积分作用系数，还包括免疫模糊控制在线调整比例作用系数，使控制器参数自动适应复杂、时变、非线性的被控对象，提高控制精度和动态性能。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和突破性的技术效果：①采用免疫模糊控制，根据生物免疫系统的反馈调节原理，用模糊控制器逼近非线性函数，根据控制器的输出调节比例作用系数，使系统的自适应能力大大增强，保证了系统的稳定性，在动态调节过程中以最快的速度消除目标的偏差。②为了补偿干扰引起的误差，根据排气温度设定值与测量值的偏差及偏差变化率采用模糊控制，自动实现积分作用系数的最佳调整，能够自适应时变、非线性、干扰因素多的燃气轮机复杂系统，具有更高的控制精度，更小的超调量，更强的抗干扰能力，更强的鲁棒性。

为了实现上述的目的，本发明的技术方案如下：

1)在燃气轮机透平排气口等间隔安装N个排气温度传感器，其中，第1～N个排气温度传感器测量的排气温度分别记为T_测1，T_测2…T_测N，N取大于等于16的正整数，排气温度平均值记为T_平均，排气温度设定值记为T_设，第k时刻的排气温度设定值T_设(k)与排气温度平均值T_平均(k)的偏差记为e(k)，作为模糊免疫比例积分控制器的输入值；

2)在线计算模糊免疫比例积分控制器的积分作用系数：设计模糊控制器，第k时刻的排气温度设定值T_设(k)与排气温度平均值T_平均(k)的偏差e(k)作为模糊控制器的输入值，第k时刻的排气温度设定值T_设与排气温度平均值T_平均的偏差经微分得到偏差变化率记为ec(k)，也作为模糊控制器的输入值；

确定排气温度设定值T_设与排气温度平均值T_平均的偏差的模糊论域{-3，-2，-1，0，1，2，3}，模糊语言值{NB，NM，NS，Z，PS，PM，PB}，排气温度设定值T_设与排气温度平均值T_平均的偏差变化率的模糊论域{-3，-2，-1，0，1，2，3}，模糊语言值{NB，NM，NS，Z，PS，PM，PB}，偏差及偏差变化率的隶属度函数均为三角形，确定积分作用系数增量的模糊论域{-0.06，-0.04，-0.02，0，0.02，0.04，0.06}，模糊语言值{NB，NM，NS，Z，PS，PM，PB}，隶属度函数采用三角形；

根据工程经验及燃气轮机温度控制要求，设计模糊控制积分作用系数增量：

如果e(k)是NB，且ec(k)是NB，则第k时刻的积分作用系数增量Δki(k)为NB，

如果e(k)是NB，且ec(k)是NM，则第k时刻的积分作用系数增量Δki(k)为NB，

如果e(k)是NB，且ec(k)是NS，则第k时刻的积分作用系数增量Δki(k)为NM，