滑模变结构控制具有响应速度快、对系统参数变化和外部扰动不灵敏、鲁棒性强等优点,因此在实际工程中获得了广泛的应用,尤其是近些年来在电力生产过程中的应用。作为锅炉主要性能参数,主蒸汽温度的调节和控制对电厂的安全、经济、高效运行具有重大的意义。锅炉主汽温这一控制对象往往表现出大惯性、多容、大迟延特性,还有一定的时变性和非线性,传统串级PID控制很难保持良好的控制品质。本文针对某电厂超临界直流锅炉,设计了一种基于改进超螺旋算法的滑模变结构控制方法。主要工作如下:(1)本文介绍了超临界直流锅炉的结构和特点。针对主汽温被控对象具有大惯性、大迟延、非线性及时变性的特点,在分析其在蒸汽流量、烟气流量、减温水三种扰动下静态、动态特性的基础上,阐述了过热器汽温调节的基本原则,进而引出了常用的串级PID控制。(2)研究了一般滑模变结构控制的设计及相关应用,着重介绍了滑模变结构控制的定义、滑模面的参数设计,并分析了滑模控制抖振问题出现的原因及解决办法,此外还介绍了超螺旋算法并给出相应的改进建议。(3)提出了一种基于改进超螺旋算法的积分滑模变结构控制,将积分环节引入到滑模控制中来消除误差,将改进后的超螺旋算法引入到滑模控制中来减弱抖振。详细介绍了该控制的设计方案,给出了参数滑模面σ、辅助输出函数ξ、等效控制律ueq、切换控制律usw的计算方法,证明了系统Lyapunov稳定性。(4)根据建立的直流锅炉主汽温动态模型传递函数,在Simulink仿真平台上搭建了主汽温滑模变结构控制模型,比较了其与串级PID控制、一般滑模变结构控制的控制效果。仿真结果表明,基于改进超螺旋算法的滑模变结构控制方法调节速度快,超调量小,抗干扰能力和鲁棒性也得到了很大的提高。