协调控制系统是单元制发电机组的控制中枢,是现代电站自动化系统中最为核心的组成单元。本文应用线性多变量控制及非线性控制的相关原理和方法研究了单元机组协调控制系统的设计、整定、工程实现等问题,致力于推动先进控制策略的工程应用,提高协调控制系统对过程非线性的适应能力。 论文的研究内容及取得的主要成果体现在以下五个方面: ①通过广泛的选择和比较,在机理分析的基础上,确定了贯穿全文的研究基础—单元机组的简化非线性模型。该模型结构简单、特征突出、具有代表性,适于协调控制系统的设计与综合。 ②对线性多变量方法在协调控制系统中的应用做了系统、深入的研究。分别基于多变量解耦和多变量内模方法设计出具有PID形式的协调控制器,两种方法相辅相成、互为验证;论文进一步结合理论分析与现场试验,给出了具有较高实用价值的控制器整定方法与步骤。 ③通过总体结构设计,综合前馈、反馈、多模型等控制手段,在解决大量工程技术问题的基础上,成功地将线性多变量协调控制器的设计和整定方法应用于330MW单元机组。 ④应用反馈线性化原理及其扩展算法,对协调控制系统进行了直接非线性控制的研究。通过引入可测状态变量,推导出反馈控制律的简化形式,有效地降低了伪线性机炉系统的积分阶次;同时结合二自由度I-PD控制结构,较好地解决了伪线性系统对扰动敏感、鲁棒性差的问题。 ⑤从提高实用性的角度,探讨了将非线性策略应用于协调控制系统优化的可行性,研究了以非线性稳定逆为前馈环节的协调控制系统的输出跟踪控制结构。仿真试验表明:线性系统理论与非线性系统理论的有机结合,能够有效地提高协调控制系统的负荷跟随能力。