[发明专利]基于遗传算法的PID转速控制的燃气轮机组建模方法

权利要求书

1.基于遗传算法的PID转速控制的燃气轮机组建模方法，其特征在于：

S101：建立燃气轮机控制系统模型；所述系统模型包括：转速控制系统、加速度控制系统、温度控制系统和燃料控制系统；

所述燃料控制系统与燃气轮机电性连接用于控制进入燃气轮机的燃料量与燃气轮机对外的输出功率；

所述燃气轮机通过温度检测器与所述温度控制系统连接；

所述温度控制系统用于控制机组透平入口温度，避免温度过高导致设备寿命减少引起事故，温度控制通过调整进入燃气轮机的燃料量实现；

所述燃气轮机通过速度检测器分别于转速控制系统和加速度控制系统连接；

所述转速控制系统用于使燃气轮机在一定负荷状态下保持转速稳定，控制转速通过调整进入燃气轮机的燃料量实现；

所述加速度控制系统用于控制转子加速度，避免转速变化过快造成转子转轴断裂和燃料燃烧不充分；

所述转速控制系统、所述加速度控制系统和所述温度控制系统依次通过最小值选择开关和限幅单元与所述燃料控制系统连接，形成控制闭环；

S102：采用基于遗传算法的PID控制器，对所述转速控制系统实现转速控制。

2.如权利要求1所述的一种基于遗传算法的PID转速控制的燃气轮机组建模方法，其特征在于：

所述转速控制系统采用PID控制器，其中PID控制器的参数K_p、K_i和K_d采用遗传算法进行自适应调整。

3.如权利要求2所述的一种基于遗传算法的PID转速控制的燃气轮机组建模方法，其特征在于：遗传算法调整PID控制器参数的具体策略为：

S201：种群初始化：以3个十位二进制表示K_p、K_i和K_d 3个参数，并将其构造出一个个体，进行基因编码；

S202：通过计算目标函数值得到个体的适应度；

S203：选择/复制操作：将种群中的个体进行适应度计算，以轮盘赌的方式，根据适应度进行概率选择，适应度越大被选择的概率越大，选择出的个体即遗传到下一代种群中；

S204：交叉运算：对种群中的个体依概率进行交叉产生新个体，新个体包含父辈的某些特性；

S205：对种群中的个体依概率改变某些基因值以此变异出新的个体来随机遍历产生可能的最优个体；

S206：终止判断：当达到指定条件的迭代次数，即终止流程，得到整定后的K_p、K_i和K_d 3个参数。

4.如权利要求3所述的一种基于遗传算法的PID转速控制的燃气轮机组建模方法，其特征在于：步骤S202中，所述目标函数，其公式如下：

式中，e(t)表示误差，即给定转速和实际转速之差，u(t)表示系统输入，w₁,w₂为权重系数。

5.如权利要求1所述的一种基于遗传算法的PID转速控制的燃气轮机组建模方法，其特征在于：所述温度控制系统采用PI控制器，其输入信号为透平额定透平排气温度T_ref和温度检测器热电偶测量的实际排气温度T_E，T_ref和T_E之差经过PI控制器后得到输出信号燃料流量控制信号V_f。

6.如权利要求1所述的一种基于遗传算法的PID转速控制的燃气轮机组建模方法，其特征在于：所述燃料控制系统包括：一个延迟环节、一个阀门惯性环节和一个燃料容积惯性环节。

7.如权利要求1所述的一种基于遗传算法的PID转速控制的燃气轮机组建模方法，其特征在于：所述加速度控制系统，对采集的实际转速ω进行微分处理后，得到转子的加速度a，与系统给定值m作差后即得到加速度偏差值Δa；加速度偏差值Δa经过积分环节后得到的控制信号A_f传入最小值选择开关选择输出为燃料信号V_ce。