6篇关于协调控制的计算机毕业论文

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柴油机SCR系统的尿素喷射协调控制策略研究

这是一篇关于柴油机,SCR系统,尿素喷射策略,协调控制,自适应控制的论文, 主要内容为面对柴油机NOx排放物限值的不断严苛,高效的SCR技术、双SCR技术、紧耦合SCR技术、SCR电加热技术、SCRF技术、固态氨SSCR技术等先进的柴油机NOx排放控制技术,是进一步实现柴油机全工况范围内超低NOx排放的有效措施,对满足未来柴油机SCR催化剂全生命周期的NOx近零排放控制的发展具有重要意义。SCR控制技术的难点在于尿素喷射的精准控制,尿素喷射控制策略根据发动机与后处理系统的工作状态判断实际NH3需求量,在适宜的喷射时刻实现尿素喷射量的准确控制,以保证SCR催化剂全工况下能够实现NOx高转化效率和最佳的氨载量,最终达到NOx近零排放的控制效果。但由于发动机工况的多变,同时后处理系统中存在DOC加热状态、DPF再生、SCR自身老化等现象。因此,SCR系统的尿素喷射控制需要兼顾发动机工况和整个后处理系统的工作状态,使得SCR系统控制成为多时间尺度的耦合控制问题。此外,SCR催化剂的自身特性和催化还原化学反应过程也受到多种因素的影响,以及商业NOx传感器对NH3的横向敏感性问题。诸多因素决定了SCR系统被控对象是一个多影响因素与多时间尺度耦合的非线性控制系统。所以,有必要构建一种具有SCR催化剂全生命周期系统适应性的先进SCR尿素控制策略,以协调控制不同后处理系统状态与不同时间尺度耦合的SCR系统尿素精准喷射。基于SCR系统尿素喷射控制需求,设计了面向控制的柴油机SCR系统的尿素喷射量协调控制架构,主要设计了基于NOx转化效率的基础NH3需求量预控制策略、基于最佳氨载量的必要NH3量协调控制策略、基于SCR下游NOx排放目标值的必要NH3量反馈修正策略、以及基于系统状态协调的尿素喷射控制响应机制。研究内容主要包括以下几个方面:(1)设计了基于NOx转化效率的预控制策略架构。基于NOx转化效率的基础NH3需求量预控机制,对基础NH3需求量进行了控制需求分析,提出了基础NH3需求量的不同模式计算方法,该方法包括基于NOx转化效率模型的基础NH3需求量的计算策略,以及面向发动机实时状态的基础NH3需求量在线计量策略。通过设计的模式驱动协调器,可实现不同系统状态下采用不同模式的基础NH3需求量预控调节。(2)设计了基于SCR催化剂最佳氨载量控制的必要NH3量计算策略。针对NH3需求量的计算问题,分别研究设计了SCR催化剂载体所需NH3吸附量计算策略、所需NH3吸附量调速控制机制、以及最终SCR系统必要NH3需求量计算策略。该设计可实现SCR催化剂实时处于NOx转化效率和载体氨载量最佳的控制,使SCR系统在NH3泄漏最少的前提下实现超低NOx排放。(3)针对NOx排放反馈控制系统的鲁棒性问题,设计了基于NOx排放反馈修正系数监控的NOx反馈控制重置机制,实现了对NOx排放反馈控制过程的实时监管,有效降低了SCR系统NH3泄漏的风险和减少了NOx反馈控制器的卡滞现象。对于NOx排放反馈控制系统输入信号和系统控制的释放,设计了相应的信号滤波策略和响应触发释放协调策略,提高了系统控制的准确性。为了消除系统NOx排放反馈修正系数计算过程的稳态误差,研究设计了基于SCR下游NOx排放目标控制误差的PI调节器。(4)研究设计了的尿素喷射协调状态器。针对SCR系统状态随发动机工况改变过程的尿素协调喷射控制问题,通过设计基于系统状态变化的尿素喷射控制响应机制,可实现尿素喷射释放随发动机运行工况变化的动态开启或关闭控制,从而实现多种系统状态下尿素喷射协调控制。

国产200MW单元机组协调控制系统的设计与实现

这是一篇关于单元机组,协调控制,自动发电控制,燃烧控制的论文, 主要内容为热力发电机组由汽轮机、锅炉和发电机三大主设备和其它辅助设备组成,其自动控制系统包含一些子系统,这些子系统有各自的调节手段和调节对象,是相对独立的,但对于整个机组来讲,它们又是相互关联,相互影响的,并具有强耦合、大迟延、非线性等特点。因此在适应电网负荷的变化要求时,可设计一种系统,根据机组主要参数的偏差,协调好各子系统的控制作用,以确保机组的安全稳定运行,这样的系统就是单元机组的协调控制系统。单元机组协调控制技术的发展是伴随着大容量单元机组的投产和计算机控制技术的发展而发展起来的,特别是分散控制系统的发展,为单元机组实现协调控制提供了强大的技术支持。从90年代初期,协调控制系统在我国少量的进口机组上进行应用,整体控制策略全部是引进的技术。到了90年代末期,协调控制开始在我国200MW以上机组进行大范围的应用,但由于受到电力发展总体水平的制约,协调控制系统在大部分电厂应用的情况还不理想,功能还不是很完善,还存在一些问题,需要不断的完善和提高。单元机组协调控制系统的主要作用是,在接收中心调度或值班员负荷指令后,协调好锅炉、汽轮机、发电机的运行和内部各控制子系统的控制作用,采取某些技术措施,使机组主要运行参数接近最大工况曲线运行,并始终控制在最大许可范围内,提高系统响应速度,保证机组能有较高的运行效率和安全性,使机组适应电网负荷变化的需求。同时,还要协调好负荷指令与机组主/辅设备实际能力关系,在机组主/辅设备能力受到限制的异常情况下,可以根据实际情况,限制或者强迫改变机组负荷,达到协调控制系统的联锁保护功能。因此,协调控制系统的研制开发有助于提高单元机组的自动化控制水平,提高机组对负荷变化的适应能力,完善机组故障状态下的紧急处理手段,减少了运行人员的操作,减轻了运行人员的劳动强度,因而提高了单元机组的安全性、经济性,同时也为单元机组实现AGC控制提高了前提和保证单元机组协调控制系统有四种运行方式,既协调控制方式、机基本方式、炉基本的方式、手动方式,各种方式之间的相互切换均应做到无扰动。其中,机基本的工作原理是:由汽机控制器接收实际负荷指令来控制机组负荷,由锅炉控制器接收压力设定来控制主蒸汽压力。炉基本的工作原理是:由锅炉控制器接收实际负荷指令来控制机组负荷,由汽机控制器接收压力设定来控制主蒸汽压力。协调控制方式的工作原理是:实际负荷指令和压力指令同时送到汽机控制器和锅炉控制器,然后由汽机调节器改变汽机调节阀的开度,由锅炉调节器改变燃料量,从而改变蒸汽量,来共同满足电网负荷指令和压力指令的要求。手动控制方式是指将汽机控制器和锅炉控制器均置为手动方式,由运行值班员手动控制,当汽机和锅炉发生故障时或控制系统出现故障时一般采用这种方式。长春第二热电有限责任公司1号机组是由哈尔滨三大动力厂生产的200MW双抽供热机组,采用单元控制的方式,为了提高机组的自动化控制水平,实现机组的协调控制和自动发电控制,公司决定设计开发一套200MW单元机组协调控制系统。系统设计开发以及本文讨论的主要内容包括:单元机组的数学模型;协调系统的结构、功能的设计与实现;AGC指令的接收、保持、处理;负荷指令处理回路的设计和实现;炉主控器的设计与实现;燃烧控制回路的扰动分析和设计实现;机组最大可能出力运算回路的设计和实现;协调控制系统与电调系统的通信接口和硬接线接口的设计和实现;系统上位机键盘逻辑的设计与实现等。在系统的设计和开发过程中,借鉴了直接能量平衡的方法,并在炉主控器和燃料控制回路进行了创造性的应用,经试验证明效果良好,符合国产机组的实际需要。在协调系统和AGC、DEH装置接口的设计上,采用了主要信号为硬接线的方式,其它信号采用通信的方式,同时所有开关量信号均设计成了脉冲类型,提高了系统的可靠性。在RB回路的设计上,为了防止接点抖动误发RB信号,设计上采用了R-S触发器,以提高了系统的安全性。在协调系统的设计上,还考虑了机组供热工况下的牵联调节设计,以适应汽轮机调节的有效跟踪和无扰切换。系统的研制和开发具有国外硬件产品和国内软件开发的特点,既具有国外产品的先进性和可靠性,又具有国内软件开发的实用性和低廉价格,因而具有较高的性能价格比。系统研制开发并投入运行后,实现了机基本、炉基本、手动方式的无扰切换,实现了RB功能和负荷迫升迫降功能,实现了值班员手动指令和中心调度指令的无扰切换,投入了AGC控制,机组的主要参数比投入前有了明显的极大地提高了机组的自动化控制水平,提高了机组的调节品质,提高了机组运行的经济性和可靠性,在国产同类机组中具有领先水平,对同类型机组协调控制系统的开发和完善具有良好的借鉴和示范作用。

基于安全域的交直流混联系统静态安全控制

这是一篇关于交直流混联系统,静态安全域,主导事件,约束松弛,协调控制,解耦安全域的论文, 主要内容为大区域电网互联和交直流系统混联使得电力系统的稳态运行点距离其稳定运行极限越来越近,同时交直流混联系统不同类型变量耦合机理复杂,对系统的安全稳定控制带来极大的挑战。在进行静态安全控制时,如何从全局宏观角度出发,考虑和简化交直流混联系统优化控制问题中的各种约束,进而高效快速地制定相应的控制方案对保证系统的安全运行具有重要意义。静态安全域(Steady-state Security Region,SSR)能够给出系统整体的运行状态、超平面表征的边界面可简化优化问题中各种约束条件的计及等相关理论优势为此类问题提供了有效的解决方法,因此本文利用静态安全域的相关理论优势,针对交直流混联系统在不同运行状态下如何快速制定相应的控制方案进行研究,本文的主要研究内容如下:(1)建立了交直流混联系统静态安全域的数学模型。对于高维空间中静态安全域边界面,使用拟正交法搜索边界面上一定数量的临界运行点,对不同量纲的临界运行点归一化后采用最小二乘法进行线性拟合,得到边界面线性的表达式,同时给出拟合效果的判断标准、静态安全距离(Steady-state Security Distance,SSD)以及系统静态安全裕度(Steady-state Security Margin,SSM)的定义与计算公式。为使静态安全域能够可视化应用,给出了静态安全域断面的刻画方法,进而可直观看出运行点与各边界的相对位置。(2)建立了基于静态安全域的交直流混联系统预防控制优化模型。模型在计及不同变量控制成本差异的基础上,以控制代价最低为目标函数,以静态安全距离的线性表达式为约束条件,解决了传统预防控制模型计算量大的弊端,为在线应用提供可能。同时针对大规模交直流混联系统预想事故多这一弊端,基于主导事件思想,对预想事故进行筛选,仅保留有效预想事故,不仅缩短了静态安全域边界面的求解时间,同时简化了预防控制模型的寻优空间,进而提高求解效率。(3)在预防控制的基础上,计及不同预想事故发生的概率及严重性,建立了预防校正协调控制的双层优化模型。模型以协调控制总成本最低为目标函数,并将安全控制的压力分解到事故发生前和事故发生后。针对该双层优化模型的外层优化,提出了“约束松弛”的优化方法,依次将静态安全裕度最低的预想事故从预防控制子集中剔除并将其并入到校正控制子集中,有效避免了穷举法带来的维数灾问题;针对内层优化,以静态安全距离为约束条件,有效降低了模型的复杂度,提高求解效率。(4)为了能快速高效地求解相应的安全控制方案,在静态安全域的基础上,提出了解耦安全域(Decoupling Security Region,DSR)的概念。以含有静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)的多馈入交直流混联系统作为应用场景,分析了STATCOM对强直弱交系统输电特性的影响,其次提取系统关键变量,刻画解耦安全域并分析了其演化特征,最后基于解耦安全域的在线应用模式,提出了关键变量间的解耦控制和快速潮流控制的安全控制方法,可将控制方案的求解时间缩至毫秒级。

基于事件触发的多智能体系统完全分布式协调控制

这是一篇关于多智能体系统,事件触发,完全分布式,协调控制,故障,拒绝服务攻击的论文, 主要内容为多智能体系统由一组自治的智能体组成,它们通过通信网络相连,感知外部环境,执行任务,并根据环境反馈的信息来调整决策以实现全局或局部目标。该系统已经被广泛应用于智能电网、无人机协同和智慧物流等领域,对推动我国经济高质量发展和完善国家战略性布局具有重要意义。在多智能体系统中,由于能量和通信资源的有限性,传统周期性控制会浪费计算和设备能源等资源,同时也会造成网络拥塞。另外,由于智能体的空间分布和传感器有限的感知能力,多智能体系统协调控制协议仅能依赖于每个智能体及其邻居的局部状态或输出信息。因此有必要在事件触发的基础上,设计完全分布式协调控制方案,基于局部信息做出决策,并与相邻子系统进行交互,以实现多智能体系统的协调控制目标,同时有效节省通信资源。本文基于事件触发策略,针对三类多智能体系统,分别设计分布式控制算法,以解决不同的协调控制问题,即一致性控制问题、编队控制问题和包含控制问题。本文主要研究内容如下:(1)针对不确定线性多智能体系统,研究了基于事件触发的完全分布式一致性控制问题。仅使用相对输出信息,设计了一种完全分布式降维观测器,并提出了一种自适应事件触发策略,消除了不同事件触发机制间触发时刻异步的影响。通过上述方法,基于输出调节理论及内模原理,设计了一种分布式控制协议并采用Lyapunov直接方法对闭环系统进行了稳定性分析。最后通过数值仿真和实物实验验证了所设计的控制算法的有效性。(2)针对具有执行器和通信故障的非线性异构多智能体系统,研究了基于事件触发的完全分布式编队控制问题。提出了一种完全分布式事件触发状态观测器,减少了通信和计算负担,并有效避免了通信故障对系统的干扰。基于反步法设计了一种自适应控制律,引入Nussbaum函数解决因执行器故障导致的控制方向未知的问题,并采用Lyapunov直接方法对闭环系统进行了稳定性分析。最后通过数值仿真验证了所设计的控制算法的有效性。(3)针对拒绝服务攻击下的网络化欧拉-拉格朗日系统,研究了基于事件触发的分布式包含控制问题。提出了一种周期事件触发状态观测器,减少了触发次数,节约了通信和计算资源,并有效避免了拒绝服务攻击对系统的影响。设计了一种模糊逻辑系统逼近欧拉-拉格朗日系统中的强非线性项,结合所设计的状态观测器,提出了一种自适应控制协议,并采用Lyapunov直接方法对闭环系统进行了稳定性分析。最后通过数值仿真和可视化仿真软件验证了所设计的控制算法的有效性。