优化PID参数的核电站汽轮机转速控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111443599A(43)申请公布日2020.07.24(21)申请号202010296547.6(22)申请日2020.04.15(71)申请人上海电力大学地址200090上海市杨浦区平凉路2103号(72)发明人杨旭红陈阳方剑峰罗新高子轩(74)专利代理机构上海申汇专利代理有限公司31001代理人徐颖(51)Int.Cl.G05B11/42(2006.01)G05B13/04(2006.01)G05D13/62(2006.01)F01D21/00(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图4页(54)发明名称优化PID参数的核电站汽轮机转速控制方法(57)摘要本发明涉及一种优化PID参数的核电站汽轮机转速控制方法，基于大亚湾核电站900MW汽轮机仿真机组在某时间段转速的测量数据，先运用最小二乘法对这些数据进行系统辨识，得到了该汽轮机控制系统的传递函数模型。针对该控制系统的数学模型进行了传统PID控制器的设计；通过将粒子群算法中速度更新公式中惯性权重因子和加速因子由原来的常数因子分别变为随迭代次数变化的二次函数和一次函数，得到了一个改进PSO优化PID参数控制器。本发明方法数据辨识精度高，算法收敛速度快，系统稳定性增强，可以在一定程度上提升核能的发电效率。CN111443599ACN111443599A权利要求书1/2页1.一种优化PID参数的核电站汽轮机转速控制方法，其特征在于，具体包括如下步骤：1)建立核电站汽轮机的转速控制系统仿真系统：仿真系统包含阶跃响应信号单元，由时间模块t、乘积运算模块x、积分模块1/s组成的PSO算法的适应度函数模块，系统传递函数模块、传统PID控制器、信号对比的示波器显示单元；将阶跃响应信号单元输出阶跃响应信号作为输入信号，输入信号依次经过传统PID控制器和系统传递函数模块产生输出信号，输出信号作为负反馈信号，负反馈信号与输入信号构成误差信号e(t)送入传统PID控制器，组成一个闭环的传统PID控制系统；另一个同样的闭环的传统PID控制系统的误差信号e(t)同时送入适应度函数模块，经过改进PSO算法对PID参数优化，优化后参数送传统PID控制器，构成改进PSO算法优化PID参数的控制系统；闭环的传统PID控制系统与改进PSO算法优化PID参数的控制系统的输出接对比的示波器显示单元，构成整个仿真控制系统；系统传递函数模块使用二阶控制系统模型；2)采集汽轮机转速控制实际输入输出数据送入闭环的传统PID控制系统中，采用最小二乘法进行数据拟合，求解二阶控制系统模型，得到控制系统传递函数数学模型；3)将步骤2)得到控制系统传递函数数学模型送入改进PSO算法优化PID参数的控制系统的系统传递函数模块中，利用改进PSO算法对控制系统中PID控制器参数进行优化，改进PSO算法将系统的误差信号e(t)作为粒子群优化算法的评价函数即适应度函数，限定PID三个参数取值范围，然后根据函数的适应度来调节PID三个参数，寻找最优值送入改进PSO算法优化PID参数的控制系统的PID控制器中；4)比较闭环的传统PID控制系统与改进PSO算法优化PID参数的控制系统的输出信号，验证改进PSO算法优化PID参数的控制系统后，将改进PSO算法优化PID参数的控制系统用于核电站汽轮机转速控制。2.根据权利要求1所述优化PID参数的核电站汽轮机转速控制方法，其特征在于，所述改进PSO算法中适应度函数为F、速度更新公式vis(t+1)、位置更新公式xis(t+1)分别为vis(t+1)＝ωvis(t)+c1r1|pis-xis(t)|+c2r2|pgs-xis(t)|；xis(t+1)＝xis(t)+vis(t+1)；其中r1和r2是在(0,1)范围的随机数，vis(t)和vis(t+1)分别是t和t+1时刻的粒子速度；xis(t)和xis(t+1)分别是t和t+1时刻的粒子位置；Pis为粒子迄今为止搜索到的最优位置；Pgs2CN111443599A权利要求书2/2页为整个粒子群迄今为止搜索到的最优位置；ωmin和ωmax分别为PSO的惯性权重因子ω的最小值和最大值；c1min、c2min和c1max、c2max分别为PSO的加速因子c1、c2的最小值和最大值；iter为当前迭代次数，MAXIter为最大迭代次数。3CN111443599A说明书1/5页优化PID参数的核电站汽轮机转速控制方法技术领域[0001]本发明涉及一种控制技术，特别涉及一种优化PID参数的核电站汽轮机转速控制方法。背景技术[0002]汽轮机在核能发电过程中发挥重要的作用，它是一种旋转式蒸汽动力装置，高温高压蒸汽穿过固定喷嘴成为加速的气流后喷射到叶片上，装有叶片排的转子受到这种气流后