本文選題：自抗擾控制 + 參數(shù)整定　； 參考：《江蘇大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：自抗擾控制器由于其算法簡單、容易實現(xiàn)、魯棒性好、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點而逐漸成為現(xiàn)代先進(jìn)控制方法的研究熱點,它不需要被控對象精確的數(shù)學(xué)模型,利用擴(kuò)張狀態(tài)觀測器對系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)和不確定性進(jìn)行估計和補(bǔ)償,所以具有很強(qiáng)的模型適應(yīng)性。然而由于自抗擾控制器可調(diào)參數(shù)多不易整定、工程應(yīng)用實例少、缺乏實際的控制器參數(shù)整定經(jīng)驗等問題,導(dǎo)致其在工業(yè)控制中的應(yīng)用受到限制。為此,本文在深入分析自抗擾控制器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,提出了一套積分型線性自抗擾控制器的參數(shù)整定方法,并在火電廠再熱汽溫控制系統(tǒng)中進(jìn)行了應(yīng)用。首先,本文提出了一種2階的積分型線性自抗擾控制器(I-LADRC)。通過分析I-LADRC的穩(wěn)定性及其穩(wěn)態(tài)誤差,得出了控制器穩(wěn)定的充要條件以及穩(wěn)態(tài)誤差的形式。將其與傳統(tǒng)LADRC算法進(jìn)行了對比仿真實驗,結(jié)果表明,積分環(huán)節(jié)的加入可以有效提高LADRC系統(tǒng)的響應(yīng)速度,減小調(diào)節(jié)時間,增強(qiáng)系統(tǒng)的魯棒性能,消除穩(wěn)態(tài)誤差。其次,針對0b參數(shù)的整定問題,將N4SID子空間模型辨識算法與ADRC相結(jié)合,提出了一種基于N4SID子空間模型辨識算法的0b參數(shù)整定方法,并根據(jù)期望的調(diào)節(jié)時間整定出觀測器帶寬與控制器帶寬,從而簡化了整個參數(shù)整定流程,使其更加便于實際工程應(yīng)用。在低階系統(tǒng)、非最小相位系統(tǒng)、高階系統(tǒng)和時滯系統(tǒng)中的仿真實驗表明,I-LADRC可以應(yīng)用于不同類型的系統(tǒng),與LADRC相比具有更好的魯棒性能。最后,由于火電機(jī)組再熱汽溫控制系統(tǒng)的大時滯、非線性、變量耦合、強(qiáng)擾動等特性越顯突出,致使傳統(tǒng)的PID控制器難以取得令人滿意的控制效果。為此,本文設(shè)計了一種積分型線性自抗擾控制方案,利用N4SID方法對荊門熱電廠再熱汽溫系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了辨識,研究了I-LADRC控制器的控制能力并進(jìn)行了仿真驗證和現(xiàn)場測試。仿真和現(xiàn)場測試結(jié)果一致表明,I-LADRC控制器能有效克服再熱汽溫系統(tǒng)的大時滯、非線性等問題,具有良好魯棒性。本文的研究結(jié)果顯示了自抗擾控制技術(shù)在再熱汽溫系統(tǒng)控制中具有一定的應(yīng)用前景。
[Abstract]:Since the ADRC has the advantages of simple algorithm, easy implementation, good robustness and strong anti-jamming ability, it has gradually become the research hotspot of modern advanced control methods, and it does not need the precise mathematical model of the controlled object. The extended state observer is used to estimate and compensate the internal state and uncertainty of the system, so it has strong model adaptability. However, the application of ADRC in industrial control is limited due to the difficulty of tuning the adjustable parameters of the ADRC, the few engineering applications and the lack of practical controller parameter tuning experience. Based on the deep analysis of the structure of the ADRC, a set of parameter tuning method of the integral linear ADRC is proposed and applied in the reheat steam temperature control system of thermal power plant. Firstly, an integral linear ADRC controller of order 2 is proposed in this paper. By analyzing the stability of I-LADRC and its steady-state error, the necessary and sufficient conditions of controller stability and the form of steady-state error are obtained. Compared with the traditional LADRC algorithm, the simulation results show that the integration can effectively improve the response speed of the LADRC system, reduce the adjusting time, enhance the robust performance of the system, and eliminate the steady-state error. Secondly, aiming at the problem of 0b parameter tuning, a method of 0b parameter tuning based on N4SID subspace model identification algorithm is proposed by combining N4SID subspace model identification algorithm with ADRC. The bandwidth of the observer and the controller are determined according to the expected adjusting time, which simplifies the whole parameter setting process and makes it more convenient for practical engineering application. Simulation results in low-order systems, non-minimum phase systems, high-order systems and time-delay systems show that I-LADRC can be applied to different types of systems, and it has better robustness than LADRC. Finally, because of the characteristics of large delay, nonlinear, variable coupling and strong disturbance in the reheat steam temperature control system of thermal power unit, it is difficult for the traditional PID controller to obtain satisfactory control effect. In this paper, an integral linear ADRC control scheme is designed. The mathematical model of the reheat steam temperature system in Jingmen Thermal Power Plant is identified by using N4SID method. The control capability of the I-LADRC controller is studied, and the simulation and field test are carried out. The simulation results and the field test results show that the I-LADRC controller can effectively overcome the large delay and nonlinear problems of the reheat steam temperature system and has good robustness. The results show that the ADRC technology has a certain application prospect in the control of reheat steam temperature system.
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP273

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1936966