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随着火电厂电力生产向着大容量机组方向发展,锅炉过热汽温对象的惯性和延迟也越来越大,使得控制起来更加复杂。传统的PID参数整定方法因其过分依赖于被控对象精确的数学模型,忽略前后级过热汽温对象的耦合作用,难以实现良好的控制品质。过热汽温的控制问题成为电厂自动化水平提高的关键难题之一。
目前针对过热汽温对象的智能控制方法已得到广泛的研究,免疫思维进化算法作为一类新型智能算法是思维进化算法与人工免疫理论的有机结合。该算法保留了思维进化算法的子群体划分策略,使用克隆、变异、重组、选择算子代替思维进化算法的“趋同”、“异化”操作,收敛速度和精度较思维进化算法有很大程度的提高。本文以电厂过热汽温为对象,探讨了基于二进制编码免疫思维进化算法的过热汽温控制系统的参数整定问题。
首先论文给出了免疫思维进化算法的理论基础分析。介绍了进化计算的基本理论,讨论了进化计算的基本框架和特点,分析了进化计算存在的问题。给出人工免疫的基本理论介绍,分析了人工免疫和进化计算的异同点。经分析表明,进化计算与人工免疫有相似的生物学基础,人工免疫过程也存在进化机制,两者有结合的基础。接着,详细阐述了免疫思维进化算法的提出背景及算法的原理和步骤。
第二,论文在对免疫思维进化算法及其相关理论进行分析的基础上,对该算法的二进制编码形式进行了研究,并对算法进行了收敛性分析。为进一步验证算法的有效性,挑选若干理论界常用的测试函数,对免疫思维进化算法的优化性能进行分析并与思维进化算法进行了对比。仿真结果表明,在平等条件下,免疫思维进化算法较思维进化算法有更快的收敛速度和精度,能迅速搜索到最优值。
第三,论文讨论了二进制编码免疫思维进化算法在过热汽温控制系统参数整定中的应用。通过分析过热汽温对象的动静态特性,给出了具体的参数整定方案,该方案的基本思想是根据系统运行时的给定与反馈的误差变化建立基本评价机制,利用免疫思维进化算法从候选参数集合中搜索出最优的一组参数作为该串级控制系统的控制器参数。接着,介绍了该方案在LabVIEW中的具体实现过程,包括前后面板的设计,程序的总体结构,过热汽温串级控制系统的实现,并给出了设计的理论依据。
第四,以上述工作为基础,以600MW直流锅炉汽温对喷水量的传递函数为仿真对象,对给定值扰动、蒸汽流量扰动、过热器出口温度扰动及减温水扰动下的过热汽温控制系统进行了仿真研究。仿真结果表明,不同负荷下,对于各种典型扰动,基于免疫思维进化算法的过热汽温参数整定方案能获得比相同条件下,采用思维进化算法和常规PID整定方法更好的控制品质。主要表现在系统的抗扰能力得到增强,输出主汽温对象的动态性能较好。通过仿真,进一步验证了免疫思维进化算法在优化领域的有效性。