[发明专利]用于工业涡轮机的自适应多输入多输出PID控制系统

说明书

本说明书的主题能够被实现在一种方法以及其他事物中，所述方法包括：在比率控制器处接收涡轮机响应值，所述涡轮机响应值基于第一过程输出值和第二过程输出值，第一过程输出值基于第一控制参数和第一过程输入值，第二过程输出值基于第二控制参数和第二过程输入值；提供第一过程输入值作为预定第一恒定设定点值，而改变第二过程输入值；接收更新的涡轮机响应值；确定至少一个第三控制参数；提供第三控制参数作为第二控制参数；提供第二过程输入值作为预定第二恒定设定点值，而改变第一过程输入值；接收更新的涡轮机响应值；确定至少一个第四控制参数；以及提供第四控制参数作为第一控制参数。

相关申请的交叉参考

本申请要求于2015年9月11日提交的美国临时专利申请序列号62/217,566和2015年11月4日提交的美国专利申请序列号14/932,758的权益，其二者的内容通过引用由此并入本文。

技术领域

该说明书涉及控制工业涡轮机。

背景技术

涡轮机是一种旋转机械装置，其将能量从流体流动转换成功，诸如通过提供推力或旋转机械功率。涡轮机是一种涡轮机器，其具有被称为转子组件的至少一个运动部分，转子组件是叶片被附接到其上的轴或滚筒。运动的流体作用在叶片上，使得叶片运动且将旋转能量施加给转子。

比例-积分-微分（PID）控制器是一种在工业控制系统中广泛地使用的控制回路反馈系统。PID控制器确定所测量的过程变量和期望的设定点之间的差异，并且计算误差值。PID控制器调整过程控制输出以减少误差值。

PID控制器的整定（tuning）会是困难的任务，尤其是在诸如涡轮机控制的应用中，在这些应用中，期望多个可能相冲突的性能目标，诸如涡轮机输出的快速瞬态响应和高稳定性。在涡轮机未加载时，PID控制器的整定也可能是困难的，因为未加载涡轮机是带有很小阻尼和高加速度的系统，这些在过程控制工业领域内是异常的状况。在实践中，这样的应用会超出涡轮机操作人员的技能或所受到的训练的范围，且PID整定配置因此通常通过试错试验反复调整，直到系统提供可接受的但不总是最佳的性能水平为止。

发明内容

总体上，该文献描述了对工业涡轮机的控制。

在第一方面，用于操作涡轮机的方法包括：在比率控制器处接收一个或多个涡轮机响应值，所述一个或多个涡轮机响应值基于：第一致动器控制器的第一过程输出值（S_out）；以及第二致动器控制器的第二过程输出值（P_out）。所述方法还包括：通过所述比率控制器且向所述第一致动器控制器提供第一过程输入值作为预定第一恒定设定点值；通过所述比率控制器且对于所述第二致动器控制器将所述第二过程输入值改变成多个预定第一设定点值；通过所述第二参数控制器并针对所述第一设定点值中的一个或多个接收一个或多个第一更新涡轮机响应值作为所述涡轮机响应值；通过所述第二参数控制器基于所述涡轮机响应值确定选自组的至少一个第三控制参数；以及通过所述第二参数控制器且向所述第二致动器控制器提供第三控制参数作为所述第二控制参数。

在根据方面的第二方面，所述第一过程输出值基于第一过程输入值（S_in）和选自包括比例增益值、积分增益值、以及微分增益值的组的至少一个第一控制参数；所述第一致动器控制器包括第一参数控制器；所述第二过程输出值基于第二过程输入值（P_in）和选自所述组的至少一个第二控制参数；并且，所述第二致动器控制器包括第二参数控制器。