（大唐贵州发耳发电有限公司 贵州省六盘水市 553000）
摘要：锅炉主蒸汽温度监测系统是提高大型火电厂经济效益安全运行是必不可少的。惯性时间常数和滞后时间常数通常在单元各级过热蒸汽温度的对象中较高。容量越大的机组，越长的过热管，惯性时间和纯迟延时间越长，动态行为随运行条件或扰动等因素的变化越大。分析了火电站主蒸汽自抗扰控制温度的应用。
关键词：主汽温控制；仿真平台；自抗扰控制；
使用控制策略PI D串级不容易获得很好的控制质量。变参数、smith预测、模糊控制和基于神经网络的自适应控制可以有效地自适应计等策略在某些应用中，惯性和迟延有效地克服，但变参数的控制参数很难调整，而且smith预测控制模型容易失准，基于模糊神经网络的自适应控制器进行的大量计算，复杂的控制律，不符合守时要求。系统的惯性和不确定性能自动补偿因工况变化而引起的扰动，简单算法简单,实现容易。
一、大型火电厂过热汽温的动态特性
大型火电厂烟道蒸汽过热器通常分为多个干段，其中喷水减温由过热汽温分段决定。图1给出了一级过热蒸汽温度系统的示意图。
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图1 过热汽温调节系统示意图
在电站锅炉的运行过程中，许多因素影响过热蒸汽的温度。但蒸汽流量D、w喷水流量和Q烟气热量Q是主要影响过热汽温因素，控制通道的最大惯性和纯延迟表示为相对于过热蒸汽温度及其传递函数的高阶惯性:
在公式中烟气温度θg。过热汽温由喷水流量来控制，控制量是W。视为扰动的是D蒸汽流量Q烟气热量，是工作环境是在高温、高压下，因此，最高点是过热器出口。过程中允许的汽温度变化很小，蒸汽温度控制系统面临着诸多干扰因素，目标特性存在非线性等缺陷，使得控制系统难以控制
二、STAR-90实时仿真平台
某电力大学开发的STAR-90系统是国际先进仿真开发平台。先进的仿真和高精度建模支持系统，全物理过程的模块化数学模型。它可以在线修改和扩展模型。电厂建模软件系统是一种基于物理机制的算法，基于电厂设备的基本单元或局部过程。这些设备和局部处理算法经过严格的测试和特殊处理，为电站的计算提供依据。利用STAR-90模块建模技术构建的电站数学模型非常精确，即近似。各参数的动态和静态反射符合工艺规律。自动控制和联锁保护实现了电厂实际控制系统功能的统一比例。整个仿真系统以火力发电厂的发电过程为仿真对象，可以完整地复制和再现电厂的运行过程。电厂的运行过程可以完全复制。它为控制的理论研究提供了一个接近实际的试验台，对于测试不同控制算法的性能非常重要。
三、自抗扰控制技术在STAR-90上的实现
自抗扰控制器是一种基于跟踪微分器(TD)的非线性控制器。它使用扩展状态观测器(ESO)来估计系统的状态、模型和外部干扰，并用NLSEF给出控制信号性控制器。由于三阶和一阶自扰的研究在理论上还没有得到很好的发展，所以通常自抗扰使用一阶或二阶。动态元件的非线性微分离器，用于编程和提供过渡过程的导数。在传统的PID控制中，其速度与超调之间的矛盾是直接添加控制器，而不对给定的输入进行任何处理。一种自扰动调节器，带有微量分度器，用于根据参考输入和控制对象的边界组织过渡过程，以避免控制量的急剧变化和过度的输出设置值的突变造成的古典管理理论。扩展状态观测器是自抗扰控制器的核心。在这个控制器中，系统的“模型”与“外部干扰”处于同一位置，利用“扩展状态观测器”对系统的实时动作进行补偿估计。在STAR-90上实现自抗扰技术需要对控制器的各个部分进行离散计算。离散化计算形式如下:安排过渡过程。如果设定值V0，则离散微分配器的形式为:
四、仿真结果分析与讨论
试验的对象是一个600mw的发电厂超临界机组。机组额定参数:24.2 mpa主蒸汽压力,4.11 mpa再蒸汽压力,566℃度主蒸汽温度,1808 t/h,、1523 t/h是它们的蒸汽流量,sSTAR-90模块化建模仿真平台。自扰动控制器(ADRC)的阶数是通过测试对象的动态行为来确定阶数(被测对象的阶数n≥3)。对机组过热器(A、B侧)在STAR-90仿真平台上进行了PID控制器(参数整定为最优)和自抗扰控制器控制器的负荷升降试验,扰动试验10%和Rb试验。在下面的曲线中，负荷曲线绿色，主蒸汽温度是红色曲线。
1.变负荷试验:负荷率为10兆瓦/分钟,机组运行30分钟。减荷试验:600mw~400mw。
自抗扰控制器主蒸汽温度最大值为575.575℃，最小值为566.29℃，变化范围为9.285℃。PID控制器主蒸汽温度的最大值和最小值分别为580.453℃和567.852℃，变化范围为12.601℃。举升负荷测试:400MW至600MW。自抗扰控制器主蒸汽温度最大值和最小值分别为569.803℃和561.646℃，变化范围为8.157℃。PID控制器主蒸汽温度的最大值和最小值分别为570.128℃和556.08℃，变化范围为14.148℃。仿真结果表明，在减载或增载过程中，自扰调速器主蒸汽温范围明显小于PID调节器的主蒸汽温范围。这是因为自抗扰控制器的扩展状态观测器是非线性不确定对象的线性反馈结构，允许对未知的外部干扰和系统模型的实时影响进行实时估计和补偿。适应性强，鲁棒性好。
图3 ADRC控制器降负荷曲线
2.10%扰动试验，40分钟运行曲线。过热器进口温度的10%的扰动应用于A和B的两侧。
3.rc RB自抗试验，30分钟运行，RB试验是引风机。本试验中使用的600MW超临界机组应配备两台引风机，其中一台将跳闸。从自抗扰控器的测试曲线RB可以看出，自扰控制器可以很好地控制单元在RB情况下的运行。与PID控制系统和自抗扰控制系统的仿真对比表明，在加载试验和10%的自抗扰试验中，自抗扰系统优于PID。特别是在10%干扰测试中，自抗扰控制器的自抗扰功能更加明显。自抗扰控制系统恢复稳定的时间比PID控制系统短得多，波动小。RB试验表明，当RB发生时，自抗扰控制系统也能很好地控制机组的运行。
自抗扰控制(ADRC)技术是一种新的综合控制方法，是为满足数控要求而开发的。用这种方法设计的控制器不需要精确的数学模型，只需知道模型的阶数即可。它具有超调小、收敛速度快、精度高、抗干扰能力强的特点。自抗扰控制器利用非线性结构克服了经典PID控制的固有缺陷，有效地解决了模型不确定性、多摄动和时滞问题。
参考文献
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