1緒論

隨著汽輪機組容量的增大和電氣元件可靠性的提高，對汽輪機組的安全性、經(jīng)濟性、負荷適應(yīng)性和白動化水平的要求也越來越高。在20世紀(jì)二、三十年代出現(xiàn)了電氣液壓式控制系統(tǒng)。同機械液壓式控制系統(tǒng)相比，電氣液壓式控制系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)仍然由液壓部件構(gòu)成，不同的是它的兩個控制器分別由電氣部件和機械部件構(gòu)成。這種系統(tǒng)具有較高的運算精度和可靠性，可適應(yīng)多種復(fù)雜的運行工況。相對于第一代的機械液壓式控制系統(tǒng)，電氣液壓式控制系統(tǒng)在響應(yīng)速度、調(diào)節(jié)精度和降低遲緩率方面有了不小的進步，但是由于早期電子元件的可靠性不高，單一控制器運行，不能完全滿足機組連續(xù)運行的要求�？刂葡到y(tǒng)大多設(shè)計為機械液壓式控制系統(tǒng)和電氣液壓式控制系統(tǒng)共存、機械液壓式控制系統(tǒng)作為電氣液壓式控制系統(tǒng)的備選調(diào)節(jié)方案。

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2汽輪祝數(shù)字電液控制系統(tǒng)多粒度層次模塊劃分

2.1引言

針對這個問題，需要對汽輪機DEH系統(tǒng)進行重新劃分，本章提出了一種多粒度層次的模塊劃分方法。在對汽輪機DEH系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能進行分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)模塊層次性和獨立性巧準(zhǔn)則，依據(jù)粒度大小的不同將汽輪機DEH系統(tǒng)劃分為不同層次的模塊。＂自頂向下＂的思路分別對系統(tǒng)的模塊對象進行分解，確定各個不同粒度層模塊的接口和輸入輸出變量，在分析模塊對象的基礎(chǔ)上，再自底向上＂的思路分別建立各粒度層層模塊的數(shù)學(xué)模型，確定各粒度層模塊的參數(shù)變量傳遞關(guān)系，最后得到汽輪機DEH系統(tǒng)的模塊劃分方案。

2.2基于多粒度層次的汽輪機DEH系統(tǒng)模塊劃分準(zhǔn)則與方法

合理的模塊劃分是模塊化建模仿真研究的前提條件，模塊劃分是否合理對系統(tǒng)的模塊化拼裝與分析具有重要的影響。由于汽輪機DEH系統(tǒng)是蒸汽、液壓、電氣控制等多學(xué)科精合的系統(tǒng)，如何對汽輪機DEH系統(tǒng)進行合理的模塊劃分是一個比較復(fù)雜的過程，涉及到多個步驟。合理的模塊分解方法應(yīng)當(dāng)能夠使得系統(tǒng)的分解和組合過程比較容易，從而得到具有高內(nèi)聚度、易于維護的模塊。汽輪機DEH系統(tǒng)的模塊劃分一般功能分析和結(jié)構(gòu)分解為基礎(chǔ)，充分考慮模塊間的相互作用和影響，及模塊本身的物理性質(zhì)、動態(tài)特性，確保各個模塊具有獨立性。因此，一般考慮以下幾個準(zhǔn)則，確保對汽輪機DEH系統(tǒng)的模塊劃分能夠得到最佳的效果。（1）層次性準(zhǔn)則，模塊是模塊化建模的基本單元，描述汽輪機DEH系統(tǒng)各個組成部分的無法再劃分的單元。上層模塊又可劃分為更低一層的模塊直至最底層的基本模塊。在劃分汽輪機DEH系統(tǒng)進行的模塊時，必須先對系統(tǒng)進行全面的分析，同時考慮各個模塊之間的相互影響和連接關(guān)系。（2）功能獨立性準(zhǔn)則，汽輪機DEH系統(tǒng)相互獨立的功能部件和基礎(chǔ)元件為對象建模。各個模塊具有獨立的物理性質(zhì)，模塊間的連接難度較小，功能獨立性最主要的體現(xiàn)是可以獨立地對系統(tǒng)中所有模塊進行相關(guān)的性能分析和仿真試驗。（3）數(shù)學(xué)獨立性準(zhǔn)則，即汽輪機DEH系統(tǒng)各個模塊的數(shù)學(xué)模型具有獨立性，模塊的數(shù)學(xué)模型主要包括描述模塊物理特性和動態(tài)特性的所有關(guān)系式和微分方程，且各個模塊的數(shù)學(xué)模型可以進行單獨的仿真試驗。

3考慮模塊穎合性的汽輪機DEH系統(tǒng)混合模型構(gòu)建.....24

3.1引言.....24
3.2汽輪機DEH系統(tǒng)液壓一控制一蒸汽模塊賴合性分析.....25
3.3汽輪機DEH系統(tǒng)過程與對象混合的建模方法.....26
3.4汽輪機DEH系統(tǒng)模塊混合建模實例.....33
3.5本章小結(jié).....42
4基于模糊控制的汽輪機DEH系統(tǒng)控制器優(yōu)化設(shè)計.....43
4.1引言.....43
4.2汽輪機DEH系統(tǒng)控制器優(yōu)化模型分析.....43
4.3基于模糊PID的汽輪機DEH系統(tǒng)控制性能優(yōu)化.....45
4.4汽輪機DEH系統(tǒng)控制性能優(yōu)化對比分析.....54
4.5本章小結(jié).....57
5汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)聯(lián)合仿真.....57
5.1引言.....57
5.2汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)聯(lián)合仿真架構(gòu).....57
5.3汽推機數(shù)字電液控制系統(tǒng)聯(lián)合仿真系統(tǒng)的實現(xiàn).....59
5.4汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)動態(tài)特性仿真研究.....64
5.5本章小結(jié)...........68

5汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)聯(lián)合仿真

5.1引言

本章將基于《粒度層次模塊劃分的混合建橫方法運用于＂工業(yè)汽輪機數(shù)字樣機集成仿真研究＂項目，分析了汽輪機DEH系統(tǒng)多學(xué)科聯(lián)合建模機理，結(jié)合各學(xué)科建模仿真軟件的特點，分別構(gòu)建汽化機DEH系統(tǒng)液壓、蒸汽、電氣控制子系統(tǒng)的仿真模型，設(shè)置了軟件間的接口和仿真初始參數(shù)，將不同軟件中的多學(xué)科子系統(tǒng)模型通過聯(lián)合仿真接口集成在一起，實現(xiàn)了汽輪機DEH系統(tǒng)的多學(xué)科聯(lián)合仿真；通過對各個工況和試驗條件下的運行仿真，對比聯(lián)合仿真的結(jié)果和實際情況，使仿真模型的準(zhǔn)確性和新建棋方法的可行性得到驗證，為提高系統(tǒng)控制性能提供了參考。

5.2汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)聯(lián)合仿真架物

從圖中可以看出，在第一步中，換向閥1接口B與C接通，連通壓為油與開關(guān)油，壓力油進入活塞缸M的F腔，活塞O在壓為油的推動下向右移動直至與活塞P貼緊�；钊鸒向右移動的距離為9.15ｍｍ。在第二步中，換向閥2接口A與C接通，換向閥1，使其接口B與A連通，啟動油接通回油，活塞缸F腔中的壓為隨之降低，在壓差的作用下活塞O、活塞P一起向左移動，禍輪啟動�；钊鸒和活塞P向左移動的距離為0.05ｍｍ。在第三步中，換向閥2210的接口A與B接通，接口A流量為負，活塞缸M中D腔中的速關(guān)油與回油連通迅速排泄，D腔的壓力迅速降低活塞P在彈黃的推動下向右移動�；钊鸓向右移動的距離為9.15ｍｍ。仿真試驗的結(jié)果符合汽輪機速關(guān)閥的實際運動情況。
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6總結(jié)與展望

6.1全文總結(jié)

針對汽輪機控制系統(tǒng)的復(fù)雜化和對于系統(tǒng)穩(wěn)定性、精度和動態(tài)特性的要求，改進了汽輪機DEH系統(tǒng)的控制器的控制方法，將模糊控制理論的思想運用到汽輪機DEH系統(tǒng)的控制過程中，以原來傳統(tǒng)的阻控制方法為基礎(chǔ)，采用了橫糊控制巧略和傳統(tǒng)串級pm控制相結(jié)合的模糊參數(shù)自整定PID控制器眷代了原有的功率控制器，對原先的負荷控制系統(tǒng)回路的仿真模型進行了優(yōu)化，將改進后的汽推機DEH系統(tǒng)和采用傳統(tǒng)PID控制的系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速、功率輸出曲線進行對比，，得到了更巧的控制效果。

6.2工作展望

在上述研究的基礎(chǔ)上，本文所論述的基于摸塊化混合建模方法的汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)聯(lián)合仿真研究還存在以下幾個方面的不足或需要繼續(xù)深入研究和完善的地方：（1）本文對汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)采用基于多粒度層次模塊劃分的混合建模方法的模型和仿真結(jié)果進行了驗化，沒有同單一采用面向徵分方程的建樸方法和面向物理對象的建模方法的模型和仿真結(jié)果進行對比，后續(xù)可將這三種方法進行定量的對比研究，并且選擇最優(yōu)的方法。（2）本文提出的基于多粒度層次模塊劃分的混合建模方法主要運用在汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)的建模仿真工作，以此為例，這種方法可以推廣到其他多學(xué)科精合系統(tǒng)的建模仿真研究中去，提供一種新的思路。

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參考文獻（略）

本文編號：54970