1緒論

隨著汽輪機(jī)組容量的增大和電氣元件可靠性的提高，對(duì)汽輪機(jī)組的安全性、經(jīng)濟(jì)性、負(fù)荷適應(yīng)性和白動(dòng)化水平的要求也越來(lái)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(jī)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(jī)構(gòu)仍然由液壓部件構(gòu)成，不同的是它的兩個(gè)控制器分別由電氣部件和機(jī)械部件構(gòu)成。這種系統(tǒng)具有較高的運(yùn)算精度和可靠性，可適應(yīng)多種復(fù)雜的運(yùn)行工況。相對(duì)于第一代的機(jī)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(jìn)步，但是由于早期電子元件的可靠性不高，單一控制器運(yùn)行，不能完全滿(mǎn)足機(jī)組連續(xù)運(yùn)行的要求�？刂葡到y(tǒng)大多設(shè)計(jì)為機(jī)械液壓式控制系統(tǒng)和電氣液壓式控制系統(tǒng)共存、機(jī)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(duì)這個(gè)問(wèn)題，需要對(duì)汽輪機(jī)DEH系統(tǒng)進(jìn)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(duì)汽輪機(jī)DEH系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)模塊層次性和獨(dú)立性巧準(zhǔn)則，依據(jù)粒度大小的不同將汽輪機(jī)DEH系統(tǒng)劃分為不同層次的模塊。＂自頂向下＂的思路分別對(duì)系統(tǒng)的模塊對(duì)象進(jìn)行分解，確定各個(gè)不同粒度層模塊的接口和輸入輸出變量，在分析模塊對(duì)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(jī)DEH系統(tǒng)的模塊劃分方案。

2.2基于多粒度層次的汽輪機(jī)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(duì)系統(tǒng)的模塊化拼裝與分析具有重要的影響。由于汽輪機(jī)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(duì)汽輪機(jī)DEH系統(tǒng)進(jìn)行合理的模塊劃分是一個(gè)比較復(fù)雜的過(guò)程，涉及到多個(gè)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(guò)程比較容易，從而得到具有高內(nèi)聚度、易于維護(hù)的模塊。汽輪機(jī)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(dòng)態(tài)特性，確保各個(gè)模塊具有獨(dú)立性。因此，一般考慮以下幾個(gè)準(zhǔn)則，確保對(duì)汽輪機(jī)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(jī)DEH系統(tǒng)各個(gè)組成部分的無(wú)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(jī)DEH系統(tǒng)進(jìn)行的模塊時(shí)，必須先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行全面的分析，同時(shí)考慮各個(gè)模塊之間的相互影響和連接關(guān)系。（2）功能獨(dú)立性準(zhǔn)則，汽輪機(jī)DEH系統(tǒng)相互獨(dú)立的功能部件和基礎(chǔ)元件為對(duì)象建模。各個(gè)模塊具有獨(dú)立的物理性質(zhì)，模塊間的連接難度較小，功能獨(dú)立性最主要的體現(xiàn)是可以獨(dú)立地對(duì)系統(tǒng)中所有模塊進(jìn)行相關(guān)的性能分析和仿真試驗(yàn)。（3）數(shù)學(xué)獨(dú)立性準(zhǔn)則，即汽輪機(jī)DEH系統(tǒng)各個(gè)模塊的數(shù)學(xué)模型具有獨(dú)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(dòng)態(tài)特性的所有關(guān)系式和微分方程，且各個(gè)模塊的數(shù)學(xué)模型可以進(jìn)行單獨(dú)的仿真試驗(yàn)。

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

3.1引言.....24
3.2汽輪機(jī)DEH系統(tǒng)液壓一控制一蒸汽模塊賴(lài)合性分析.....25
3.3汽輪機(jī)DEH系統(tǒng)過(guò)程與對(duì)象混合的建模方法.....26
3.4汽輪機(jī)DEH系統(tǒng)模塊混合建模實(shí)例.....33
3.5本章小結(jié).....42
4基于模糊控制的汽輪機(jī)DEH系統(tǒng)控制器優(yōu)化設(shè)計(jì).....43
4.1引言.....43
4.2汽輪機(jī)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(jī)DEH系統(tǒng)控制性能優(yōu)化.....45
4.4汽輪機(jī)DEH系統(tǒng)控制性能優(yōu)化對(duì)比分析.....54
4.5本章小結(jié).....57
5汽輪機(jī)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(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)聯(lián)合仿真架構(gòu).....57
5.3汽推機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)聯(lián)合仿真系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn).....59
5.4汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性仿真研究.....64
5.5本章小結(jié)...........68

5汽輪機(jī)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(yùn)用于＂工業(yè)汽輪機(jī)數(shù)字樣機(jī)集成仿真研究＂項(xiàng)目，分析了汽輪機(jī)DEH系統(tǒng)多學(xué)科聯(lián)合建模機(jī)理，結(jié)合各學(xué)科建模仿真軟件的特點(diǎn)，分別構(gòu)建汽化機(jī)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(guò)聯(lián)合仿真接口集成在一起，實(shí)現(xiàn)了汽輪機(jī)DEH系統(tǒng)的多學(xué)科聯(lián)合仿真；通過(guò)對(duì)各個(gè)工況和試驗(yàn)條件下的運(yùn)行仿真，對(duì)比聯(lián)合仿真的結(jié)果和實(shí)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(yàn)證，為提高系統(tǒng)控制性能提供了參考。

5.2汽輪機(jī)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(kāi)關(guān)油，壓力油進(jìn)入活塞缸M的F腔，活塞O在壓為油的推動(dòng)下向右移動(dòng)直至與活塞P貼緊�；钊鸒向右移動(dòng)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(dòng)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(dòng)，禍輪啟動(dòng)�；钊鸒和活塞P向左移動(dòng)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(fù)，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(dòng)下向右移動(dòng)。活塞P向右移動(dòng)的距離為9.15ｍｍ。仿真試驗(yàn)的結(jié)果符合汽輪機(jī)速關(guān)閥的實(shí)際運(yùn)動(dòng)情況。
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6總結(jié)與展望

6.1全文總結(jié)

針對(duì)汽輪機(jī)控制系統(tǒng)的復(fù)雜化和對(duì)于系統(tǒng)穩(wěn)定性、精度和動(dòng)態(tài)特性的要求，改進(jìn)了汽輪機(jī)DEH系統(tǒng)的控制器的控制方法，將模糊控制理論的思想運(yùn)用到汽輪機(jī)DEH系統(tǒng)的控制過(guò)程中，以原來(lái)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(jí)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(duì)原先的負(fù)荷控制系統(tǒng)回路的仿真模型進(jìn)行了優(yōu)化，將改進(jìn)后的汽推機(jī)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(jìn)行對(duì)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(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)聯(lián)合仿真研究還存在以下幾個(gè)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(duì)汽輪機(jī)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(jìn)行了驗(yàn)化，沒(méi)有同單一采用面向徵分方程的建樸方法和面向物理對(duì)象的建模方法的模型和仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，后續(xù)可將這三種方法進(jìn)行定量的對(duì)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(yùn)用在汽輪機(jī)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(xiàn)（略）

本文編號(hào)：54970