DSG槽式太阳能集热器蒸汽温度模糊动态矩阵控制

【摘要】：太阳能热发电是太阳能规模化利用的重要途径,具有巨大的发展潜力和广阔的市场前景。直接产生蒸汽(Direct Steam Generation,DSG)槽式太阳能热发电系统结构简单,具有较高的蒸汽温度,能够大幅度降低电站投资和运行成本,并具有较高的发电效率,为太阳能热发电提供了一种有前途的技术方案。DSG槽式太阳能热发电系统具有明显的大滞后、大惯性和非线性等特点,传统PID控制已很难到达理想的控制效果。针对DSG系统的固有特点,研究并逐步解决其过程控制问题具有重要意义。本文将动态矩阵控制(Dynamic Matrix Control,DMC)策略应用于再循环式DSG槽式热电系统过热蒸汽控制过程,在不同的典型工况下设计了相应的DMC控制器。仿真实验表明,与抗饱和PI控制器相比,DMC控制系统明显提高了汽温控制过程的反应速度,在出现干扰和模型失配等情况下也能快速跟踪给定值,初步证明了DSG槽式太阳能热电系统DMC控制方案的可行性。应用DMC控制策略进行模型失配仿真实验时,实际对象与模型之间会出现预测偏差,针对这一问题,本文在原有DMC控制器的基础上引入模糊控制,组成模糊动态矩阵控制算法(FDMC)。仿真实验表明:与DMC控制系统相比,FDMC控制系统进一步提高了汽温控制过程的反应速度,在出现干扰和模型失配等情况下能更加快速地跟踪给定值,并且消除了实际对象发生较大变化时模型与实际对象不匹配的影响,提高了DSG槽式太阳能热电系统过热蒸汽控制的鲁棒性。 【关键词】：太阳能热发电 直接蒸汽发电 动态矩阵控制 模糊控制
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615;TK513.1
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-7
• 1 绪论7-21
• 1.1 课题背景7-10
• 1.2 槽式太阳能热发电技术的介绍10-14
• 1.3 DSG槽式太阳能热发电技术的发展概况14-18
• 1.3.1 国外发展概况14-17
• 1.3.2 国内发展概况17-18
• 1.4 DSG槽式太阳能集热器蒸汽温度控制存在的问题18-19
• 1.4.1 DSG槽式太阳能控制特点18-19
• 1.4.2 PID控制应用于DSG槽式太阳能集热器的缺陷19
• 1.5 现代控制理论在DSG槽式太阳能出口温度控制中的应用19-20
• 1.6 本文研究目的和主要内容20-21
• 2 动态矩阵控制21-32
• 2.1 动态矩阵控制概述21-22
• 2.1.1 动态矩阵控制产生21
• 2.1.2 动态矩阵控制发展21-22
• 2.2 动态矩阵控制基本原理22-27
• 2.2.1 预测模型23-24
• 2.2.2 滚动优化24-25
• 2.2.3 反馈校正25-27
• 2.3 动态矩阵控制参数设计27-30
• 2.3.1 采样周期T和建模时域N28
• 2.3.2 预测时域P以及误差权矩阵Q28-29
• 2.3.3 控制时域M29
• 2.3.4 控制权矩阵R29-30
• 2.4 动态矩阵内膜控制30-31
• 2.5 本章小结31-32
• 3 动态矩阵控制在出口蒸汽温度控制中的应用32-39
• 3.1 DSG槽式太阳能控制系统32-34
• 3.1.1 DSG槽式太阳能控制系统结构32-33
• 3.1.2 DSG槽式太阳能集热器出口温度模型33-34
• 3.2 DMC控制器设计34-35
• 3.3 仿真结果对比分析35-38
• 3.3.1 模型匹配对比分析35-36
• 3.3.2 抗扰动性分析36-37
• 3.3.3 模型失配及其结果分析37-38
• 3.4 本章小结38-39
• 4 模糊动态矩阵控制在出口蒸汽温度控制中的应用39-52
• 4.1 模糊控制39-44
• 4.1.1 模糊控制简述39
• 4.1.2 模糊推理模块39-44
• 4.2 模糊预测控制44-46
• 4.2.1 模糊预测控制概况44-45
• 4.2.2 模糊预测控制实现形式45
• 4.2.3 模糊动态矩阵控制器设计45-46
• 4.3 仿真结果对比46-51
• 4.3.1 模糊控制器参数设计46-48
• 4.3.2 模型匹配对比分析48-49
• 4.3.3 抗扰动性分析49-50
• 4.3.4 模型失配及其结果分析50-51
• 4.4 本章小结51-52
• 5 结论与展望52-53
• 5.1 结论52
• 5.2 展望52-53
• 致谢53-54
• 参考文献54-57

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