基于自抗扰控制的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CN105673094A(43)申请公布日2016.06.15(21)申请号201610098297.9(22)申请日2016.02.23(71)申请人武汉科技大学地址430081湖北省武汉市青山区和平大道947号武汉科技大学(72)发明人刘斌胡昊然石安伟李君(74)专利代理机构上海精晟知识产权代理有限公司31253代理人冯子玲(51)Int.Cl.F01D17/00(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图4页(54)发明名称基于自抗扰控制的汽轮机转速控制方法(57)摘要本发明提供的基于自抗扰控制的汽轮机转速控制方法，具有这样的特征，包括以下步骤：步骤一，二阶跟踪微分器优化汽轮机的转速的过渡过程，跟踪输入信号和输入信号的微分信号；步骤二，由扩张状态观测器观测输出信号和输出信号的微分信号；步骤三，将由跟踪到的输入信号和观测到的输出信号之间的误差，以及跟踪到的输入信号的微分信号和观测到的输出信号的微分信号之间的误差，通过非线性状态误差反馈控制律计算得到一个非线性状态误差反馈控制量；以及步骤四，由得到的非线性状态误差反馈控制量以及扩张状态观测器扩张出来的扰动估计值得出最终控制量，即蒸汽流量，其中，输入信号为给定转速，输出信号为实际转速。CN105673094ACN105673094A权利要求书1/2页1.一种基于自抗扰控制的汽轮机转速控制方法，用于控制汽轮机的转速，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，二阶跟踪微分器优化所述汽轮机的转速的过渡过程，跟踪输入信号和所述输入信号的微分信号；步骤二，由扩张状态观测器观测输出信号和所述输出信号的微分信号；步骤三，将由跟踪到的所述输入信号和观测到的所述输出信号之间的误差，以及跟踪到的所述输入信号的微分信号和观测到的所述输出信号的微分信号之间的误差，通过非线性状态误差反馈控制律计算得到一个非线性状态误差反馈控制量；以及步骤四，由得到的所述非线性状态误差反馈控制量以及所述扩张状态观测器扩张出来的扰动估计值得出最终控制量，即蒸汽流量，其中，所述输入信号为给定转速，所述输出信号为实际转速。2.根据权利要求1所述的基于自抗扰控制的汽轮机转速控制方法，其特征在于：其中，所述跟踪微分器的所述汽轮机的转速过渡过程的计算公式为v为汽轮机的给定转速，x1对所述输入信号v(t)进行快速无超调跟踪，同时x2跟踪所述输入信号的微分信号e为跟踪到的给定转速值与所述给定转速之间的误差，sign(·)是符号函数，r,d为需要设定的所述跟踪微分器的参数。3.根据权利要求1所述的基于自抗扰控制的汽轮机转速控制方法，其特征在于：其中，所述扩张状态观测器的计算公式为式中y为所述汽轮机的实际输出转速，z1为估计跟踪到的所述汽轮机的所述实际转速，e0为估计跟踪到的所述实际转速与所述实际输出转速的误差，z2为估计跟踪到的所述汽轮机的所述实际转速的变化率，z3为所述汽轮机的转速扰动估计值，2CN105673094A权利要求书2/2页α1，α2，δ，β1，β2，β3为需要设定的所述扩张状态观测器的参数。4.根据权利要求1所述的基于自抗扰控制的汽轮机转速控制方法，其特征在于：其中，非线性状态误差反馈控制律的计算公式为v1为跟踪到的所述汽轮机的给定转速，v2为跟踪到的所述汽轮机的所述给定转速的变化率，z1为估计跟踪到的所述汽轮机的所述实际转速，z2为估计跟踪到的所述汽轮机的所述实际转速的变化率，z3为所述汽轮机的转速扰动估计值，e1为所述汽轮机所述实际转速与所述给定转速的误差，e2为所述汽轮机的所述实际转速的变化率与所述给定转速的变化率的误差，u0为所述非线性状态误差反馈控制量，u为控制高压阀调节所述汽轮机的所述最终控制量，α3，α4，β4，β5，δ为需要设定的所述非线性状态误差反馈控制律的参数。5.根据权利要求1所述的基于自抗扰控制的汽轮机转速控制方法，其特征在于：其中，所述过渡过程可以使系统输入光滑的所述输入信号，并提取所述输入信号的所述微分信号，避免因设定值突变造成跟踪到的所述输入信号的剧烈变化而产生超调。6.根据权利要求1所述的基于自抗扰控制的汽轮机转速控制方法，其特征在于：其中，所述扩张状态观测器把非线性不确定被控对象和外部干扰因素都等效为系统发生的扰动，然后进行估计和补偿，将非线性系统转化成线性积分串联型系统，实现动态补偿线性化，同时保证系统对干扰有很好的抑制作用。7.根据权利要求1所述的基于自抗扰控制的汽轮机转速控制方法，现方法其特征在于：其中，将所述所述实际转速与所述给定转速的误差和所述实际转速的变化率与所述给定转速的变化率的误差进行非线性状态误差反馈处理，使系统能够更快地进入稳态。3CN105673094A说明书1/8页基于自抗扰控制的汽轮机转速控制方法