大连理工大学硕士学位论文 动态矩阵控制算法的改进及其应用 姓名:唐胜利 申请学位级别:硕士 专业:控制工程 指导教师:姜波;王金城 20030801 摘要 水轮发电机组的调节装置主要有水轮机调速器和发电机励磁调节器,这两套调节 装置分别负责电能有功(频率)及无功(电压)的调节,以满足电力系统对电能的频率 及电压的质量要求。水轮机调速器调节性能的优劣直接影响电力系统频率的品质和稳 定,对电力系统的能量平衡和安全可靠运行具有重要的影响。 水轮机调节系统是一个非线性、参数时变的非最小相位系统。同时,还存在各种 约束条件,因此,要求精确建立其数学模型是非常困难的。目前,水轮机调速器的主导 调节规律仍然是PID调节规律,或者是以PID为基础的调节规律。虽然控制效果基本能 满足生产过程的要求,但全局稳定性及最优性有待进一步提高。 预测控制是一种计算机控制算法,因其建模简便、易于在线实施,在工业控制中 得到了越来越广泛的应用。动态矩阵控制是一种应用广泛的预测控制算法。 本文将动态矩阵控制算法进行了改进,并将其应用于水轮机调节系统,对多种型 式的机组转速调节进行了研究。动态矩阵控制改进算法使得模型可较早截断,避免了一 般动态矩阵控制要求模型长度N过大而使在线计算量很大的弊端,它将使算法更容易在 线实现。 本文对各种机组调节系统进行仿真,结果表明,对于混流式和轴流转浆式机组, 通过反馈校正系数和控制权矩阵的正确选择,可以解决调节时间和水击压力上升的矛 盾;对于贯流式机组,提出了动态矩阵PI控制方案,可以较好的解决此类机组转速难 以稳定的问题。 本文还对动态矩阵控制的参数选择和闭环特性进行了讨论和分析。 关键词:水轮机:水轮机调节系统:预测控制:动态矩阵控制。 Abstract Hydroelectric generating set has two type governingequipment.0neis electro—hydraulicgovernor ofturbinewhichcan adjustfrequency(activepower) theotherisexcitation governor generatorwhichcan adjustv01tage(reactive power).They work together requirementsofthe v01tage frequencythatthe electrical powersystembrings forwardto.The capabi li ty electro—hydraulicgovernor turbinedirectlY affects frequencythatis important inthe security dependability.E1ectro——hydraulicregulatingsystem ofturbineisanon-1ineartime——varied minimum phasesystem.Formany confine condi tion,settingup accuratemathematical model verydiffiCtllt. At present,the main way electro—hydraulicgovernorofturbioeisPIDorsomethatbaseson PID.A1though endingisalmostsatisfiedwith requirements,thestability need improved. Predictivecontrolisa computeralgorithm.EasilYmodeling carryingoutonline brings ittomoreandmore application industrycontr01.DMCis oneofthe predictive contr01sthatare widelY used. The paperimproves thearithmeticofDMCand applies itin E1ectro-hydraulic regulatingsystem ofturbineandstudieson manytypes turbine.DMC improved canmakethemodel quicker truncated.ItavoidstheabusethatDMCneedmake themodel long andN verybig quantityofcalculation large.Itmakesthe arithmeticeasierrealized. The paper makessimulationforeach type E1ectro—hydraulic regulating system ofturbine.TheresultsofsimulationshowthatfortheFrancisand Kaplan turbinesthecontradictionbetween regulation timeand pressureincreasing can besolved logicalchosenoffeedback adjustment coefficientandcontrol COSt-weighting matrix.Fortublarturbinethe dynamic matrixPIcontr01scheme can effectivelY solvesthe difficulty speedstablingofthis type turbitie. FinallY,thispaperdiSCUSSeSand analyzes thechosenof parameters close一100pcharacteristicof dynamic matrixcontroI. Keywords:hydro—tarbine:hydro—turbinegoverningsystem;predictive control dynamic matrixcontr