基于改进型Smith预估器的超临界机组主汽温模糊控制系统.docx

基于改进型Smith预估器的超临界机组主汽温模糊控制系统
一、问题描述
超临界机组的主汽温度是影响机组安全和性能的重要参数。为了保证机组的安全性和稳定性，需要设计一个主汽温模糊控制系统，能够当外部环境变化或内部故障发生时，能够快速响应，调节主汽温度达到控制目标，保证机组的安全和稳定运行。
二、控制系统设计
在超临界机组中，主汽温度变化的原因主要有三个：燃煤质量不稳定、机组负荷变化以及氧化铝管堵塞等，这些因素都会对主汽温度产生影响。针对这些问题，需要设计一个主汽温模糊控制系统，能够根据实际情况及时调整主汽温度，达到控制目标，保证机组安全和稳定运行。
系统结构
主汽温模糊控制系统主要由控制器，执行器和传感器三部分组成。具体结构如下图所示：
其中，控制器采用改进的Smith预估器模型，能够根据历史数据及当前数据对未来进行估计，使控制过程更加准确稳定。执行器负责根据控制器输出的控制信号，调节主汽温度。传感器则负责对主汽温度进行监测和检测，将检测数据反馈给控制器，进行下一轮控制。
控制算法
控制系统的核心是控制算法。本模糊控制系统采用基于改进型Smith预估器的控制算法，具体实现方法如下：
1.首先，通过采集实时数据，得到当前的主汽温度及其变化趋势。
2.然后，基于改进型Smith预估器模型，预测未来主汽温度变化趋势。
3.根据预测结果，通过模糊控制算法计算出控制信号。
4.控制信号传递给执行器，执行器调节主汽温度，使其达到控制目标。
改进型Smith预估器模型
采用改进型Smith预估器模型对主汽温度进行预估，可以提高预测精度，使控制过程更加准确稳定。改进型Smith预估器模型如下：
其中，a和b是通过历史数据计算出的权重系数，y(n)表示当前时刻的主汽温度，y(n-τ)表示时滞时刻的主汽温度，e表示预测误差。通过不断的修正权重系数，可以使预测误差不断趋近于0，从而提高预测精度。
三、实验研究
为了验证本模糊控制系统的有效性，我们进行了实验研究。采用MATLAB软件进行仿真，实验数据如下：
测试数据
通过实验数据可以看出，本模糊控制系统在燃煤质量不稳定、机组负荷变化以及氧化铝管堵塞等情况下，均能快速响应，调节主汽温度达到控制目标，实现了机组安全和稳定运行。
四、总结
本文设计了一种基于改进型Smith预估器的超临界机组主汽温模糊控制系统。通过改进型Smith预估器模型和模糊控制算法对主汽温度进行精准控制，能够有效应对燃煤质量不稳定、机组负荷变化以及氧化铝管堵塞等外部环境变化或内部故障，保证机组安全和稳定运行。实验结果表明，本模糊控制系统具有较高的控制精度和稳定性，具有一定的理论和实际应用价值。