CN112859580B - 一种控制压力的方法、装置、计算机存储介质及终端 - Google Patents
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Abstract
一种控制压力的方法、装置、计算机存储介质及终端，包括：根据炉膛压力比例积分(PI)控制器的参数信息，对炉膛压力控制回路的控制相关方程进行初始参数的设置；对完成初始参数设置的控制相关方程，采用预设的调整策略进行参数调整；炉膛压力控制回路根据参数调整后的控制相关方程，对炉膛压力进行控制；其中，炉膛压力控制回路包括：基于一阶自抗扰控制器的控制回路。本发明实施例基于一阶自抗扰控制器的控制回路进行压力控制后，基于炉膛压力PI控制器的参数信息，对控制相关方程进行初始参数的设置，通过预设策略进行参数调整，提升了系统的抗扰性能和跟踪性能。
Description
技术领域
本文涉及但不限于自动化技术，尤指一种控制压力的方法、装置、计算机存储介质及终端。
背景技术
炉膛压力是锅炉运行过程的重要参数之一，实际生产过程中采用引风机进行控制。炉膛压力的稳定运行反映炉内送风与引风的物料平衡。炉膛压力过高会导致烟气外泄，甚至火焰外喷，威胁炉膛安全；反之，炉膛压力过低会使燃烧不充分，火焰中心上移，蒸发量降低，蒸汽超温；另外，炉膛压力过低会使引风机过度出力，降低锅炉机组的经济性，影响以锅炉机组作为基础调节回路的火电机组的经济运行。因此，保持不同工况下炉膛压力的稳定是炉膛安全运行的基本要求。
给煤、送风和引风是炉膛压力控制系统的三个主要子系统。其中，引风控制回路受送风回路耦合影响；煤质波动、燃烧优化及负荷变化等常规调节会引起送风回路连锁动作，进而间接影响炉膛压力。另一方面，由于调峰调频的需求，引风控制回路需要在不同的负荷工况点下正常运行，其被控过程动态特性摄动很大，难以建立其准确的数学模型。当前生产过程中大多采用常规比例积分微分(PID)/比例积分(PI)方法进行炉膛压力控制，但炉膛压力控制系统存在非线性特性，频繁干扰以及来自其他回路的耦合，使得常规PID/PI的控制性能难以满足生产需求。
为解决上述问题，相关技术人员提出以下应用于炉膛压力控制的算法：1、神经元控制系统算法，具有适应性强和丰富的鲁棒性的特点；2、将预测函数控制与PID控制相结合提出的功率因数校正(PFC)-PID预测函数控制算法，可以兼顾抗干扰性与鲁棒性；3、变增益控制算法，可以增强系统鲁棒性，减小炉膛压力波动。上述算法由于实现上的复杂性，不利于运行人员理解调试，因此，在火电机组分布式控制系统(DCS)中投用仍存在一定难度。此外，基于实际机组对象特性和操作员经验，相关技术人员提出了基于实际生成运行经验的炉膛压力改进控制方法；例如，针对超临界机组或超超临界机组提出的引风机超前控制策略，用来优化引风控制回路中的前馈环节；针对300兆瓦(MW)机组提出的燃烧控制系统的送风、引风解耦控制方法，提高了引风控制回路自动控制的有效性；另外，还有部分学者或工程师针对实际生产的负荷快速返回(RB，Runback)、引风机故障等突发情况进行改进。然而，上述改进局限于运行经验的总结，依赖操作员的经验或特定机组控制系统特性，移植性及推广性较差。综上，如何实现炉膛压力的有效控制，成为生产过程中有待解决的一个问题。
发明内容
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
本发明实施例提供一种控制压力的方法、装置、计算机存储介质及终端，能够提升系统的抗扰性能和跟踪性能。
本发明实施例提供了一种控制压力的方法，包括：
根据炉膛压力比例积分PI控制器的参数信息，对炉膛压力控制回路的控制相关方程进行初始参数的设置；
对完成初始参数设置的控制相关方程，采用预设的调整策略进行参数调整；
炉膛压力控制回路根据参数调整后的控制相关方程，对炉膛压力进行控制；
其中，所述炉膛压力控制回路包括：基于一阶自抗扰控制器的控制回路。
在一种示例性实施例中，所述控制相关方程包括以下运算方程：
基于炉膛压力控制的一阶广义对象方程，确定的所述炉膛压力控制回路的扩张状态观测器的运算方程；
利用所述扩张状态观测器扩张出的总扰动的估计值，对所述炉膛压力控制回路的线性比例控制律输出进行补偿处理后获得的控制量；
所述炉膛压力控制回路的线性比例控制律；
其中，所述一阶广义对象方程为：所述扩张状态观测器的运算方程为/>所述控制量为：/>所述线性比例控制律为：u0＝p1(r-z1)；ps为炉膛压力控制回路的输出值，Vs1为一阶广义对象方程中炉膛压力控制器输出，u为所述控制相关方程中炉膛压力控制器输出，f为由炉膛压力控制回路的外部扰动和内部扰动组成的总扰动，r为炉膛压力控制回路的炉膛压力设定值，y为炉膛压力输出值，p1为线性比例控制律的待确定参数，be、β1和β2为扩张状态观测器的待确定参数；z1和z2分别表示炉膛压力输出值的估计值和总扰动的估计值，u0为炉膛压力控制回路的线性比例控制律输出。
在一种示例性实施例中，所述对炉膛压力控制回路的控制相关方程进行初始参数的设置，包括：
根据炉膛压力的PI控制器的参数信息结合预设的初始参数相关方程，设置炉膛压力控制回路包含的控制相关方程的初始参数。
在一种示例性实施例中，所述炉膛压力的PI控制器的运算方程包括：uPID＝kI∫e(t)dt+kpe(t)，所述对炉膛压力控制回路的控制相关方程进行初始参数的设置，包括：
按照预设策略设置并调整be，至下述第一初始参数相关方程获得正实数解：
α2 2-bekpα2+bekI＝0；
根据第二初始参数相关方程，基于积分系数kI，计算线性比例控制律的待确定参数P1：
其中，α2＝β2/β1，e(t)为偏差信号、β1根据所述炉膛压力控制回路的单侧采样步长设定。
在一种示例性实施例中，所述采用预设的调整策略进行参数调整，包括：
对完成初始参数设置的控制相关方程，采用重构对象方法进行参数调整。
在一种示例性实施例中，所述采用重构对象方法进行参数调整，包括：
根据所述控制相关方程，转换所述炉膛压力控制回路为等效设定值滤波器及等效抗扰补偿器；
调整转换获得的所述等效设定值滤波器的增益，直至所述炉膛压力控制回路的动态性能和鲁棒性的平衡达到预定状态。
另一方面，本发明实施例提供了一种控制压力的装置，包括：初始设置单元、调整单元及控制单元；其中，
初始设置单元用于：根据炉膛压力比例积分PI控制器的参数信息，对炉膛压力控制回路的控制相关方程进行初始参数的设置；
调整单元用于：对完成初始参数设置的控制相关方程，采用预设的调整策略进行参数调整；
控制单元用于：通过炉膛压力控制回路根据参数调整后的控制相关方程，对炉膛压力进行控制；
其中，所述炉膛压力控制回路包括：基于一阶自抗扰控制器的控制回路。
在一种示例性实施例中，所述调整单元具体用于：
对完成初始参数设置的控制相关方程，采用重构对象方法进行参数调整。
再一方面，本发明实施例还提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行上述控制压力的方法。
还一方面，本发明实施例还提供一种终端，包括：存储器和处理器；其中，
处理器被配置为执行存储器中的程序指令；
程序指令在处理器读取执行上述控制压力的方法。
与相关技术相比，本申请技术方案包括：根据炉膛压力比例积分(PI)控制器的参数信息，对炉膛压力控制回路的控制相关方程进行初始参数的设置；对完成初始参数设置的控制相关方程，采用预设的调整策略进行参数调整；炉膛压力控制回路根据参数调整后的控制相关方程，对炉膛压力进行控制；其中，炉膛压力控制回路包括：基于一阶自抗扰控制器的控制回路。本发明实施例基于一阶自抗扰控制器的控制回路进行压力控制后，基于炉膛压力PI控制器的参数信息，对控制相关方程进行初始参数的设置，通过预设策略进行参数调整，提升了系统的抗扰性能和跟踪性能。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为相关技术中火电机组引风量控制系统；
图2为本发明应用示例一阶自抗扰控制器的组成示意图；
图3为本发明实施例控制压力的方法的流程图；
图4为本发明实施例炉膛压力控制回路的等效方框图；
图5为本发明实施例实现控制压力的装置的结构框图；
图6为本发明应用示例一设定值扰动实验的对比分析曲线；
图7为本发明应用示例另一设定值扰动实验的对比分析曲线；
图8为本发明应用示例一送风及给粉扰动实验的对比分析曲线；
图9为本发明应用示例另一送风及给粉扰动实验的对比分析曲线。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
在大型火电机组中，炉膛压力一般需维持在设定值(-0.3千帕(kPa)～-0.2kPa左右)范围内波动，当造成炉膛压力改变的扰动发生时，需要将炉膛压力迅速恢复至设定值。
大部分火电机组分布式控制系统(DCS)中，炉膛压力控制回路的被控过程量为炉膛压力，控制量(MV)为引风机(IDF，Induced Drafted Fans)动叶挡板开度，通过改变引风量，可以调节炉膛压力大小。图1为相关技术中火电机组引风量控制系统；其中，ps表示炉膛压力输出值，rps表示炉膛压力设定值，Vg表示送风量，Vs表示引风量，Vs1为炉膛压力控制器输出。由于炉膛压力直接受送风量影响，一般由炉膛压力控制器输出加上送风量补偿前馈，获得控制引风机动叶的指令，通过引风机工作调整炉膛压力；补偿器一般根据送风和引风对炉膛压力的影响进行前馈解耦，以减小送风量扰动，但由于热力过程难以精确建模且各工况下对象特性多变，因此，补偿器不能完全消除送风干扰；另外，风量、燃料量、煤质等变化均会给炉膛压力控制回路带来未知扰动。
本应用示例基于自抗扰控制原理，设计炉膛压力控制器，提高该回路抗外部干扰和对被控对象不确定性的适应能力。考虑炉膛压力控制器实际应用过程复杂，本应用示例采用一阶自抗扰控制器(ADRC)设计炉膛压力控制回路，图2为本发明应用示例一阶自抗扰控制器的组成示意图，图2所示的炉膛压力控制回路中，r、y和u分别对应于炉膛压力设定值rps、炉膛压力输出值ps和炉膛压力控制器输出Vs1，p1、be为待整定参数，ESO表示扩张状态观测器。基于一阶自抗扰控制器的设计框架，将炉膛压力被控过程表示为如下一阶广义对象方程：
其中，扩张状态f为总扰动，总扰动包含系统外部的扰动和系统内部的扰动；令状态x1＝ps，x2＝f，则公式(1)对应的状态方程如公式(2)：
基于公式(2)，设计扩张状态观测器如公式(3)所示：
其中，β1和β2是待整定的扩张状态观测器的参数；变量z1和z2分别表示炉膛压力输出值x1和总扰动f的估计值；
利用所述扩张状态观测器扩张出的总扰动的估计值，对所述炉膛压力控制回路的线性比例控制律输出进行补偿处理后获得的控制量：控制量包括以下两部分：补偿扰动的分量-Z2/be，控制积分器的分量u0/be：
当be近似于b，基于相关技术中的近似积分原理，将炉膛压力控制回路通过补偿转化为近似积分公式(5)：
依据比例、积分和微分(PID)控制的纯比例控制，设定炉膛压力控制回路的线性比例控制律为：
u0＝p1(r-z1) (6)
根据确定的线性比例控制律，确定炉膛压力控制回路的预期动态近似为式(7)所示一阶表达式：
通过上述相关推理，获得了包括公式(3)、(4)及(6)在内的炉膛压力控制回路的控制相关方程，即包括：
基于炉膛压力控制的一阶广义对象方程，确定的炉膛压力控制回路的扩张状态观测器的运算方程；
利用所述扩张状态观测器扩张出的总扰动的估计值，对所述炉膛压力控制回路的线性比例控制律输出进行补偿处理后获得的控制量；
炉膛压力控制回路的线性比例控制律；
其中，一阶广义对象方程为：扩张状态观测器方程为/>控制量为：/>所述线性比例控制律为：u0＝p1(r-z1)；ps为炉膛压力控制回路的输出值，Vs1为一阶广义对象方程中炉膛压力控制器输出，u为所述控制相关方程中炉膛压力控制器输出，f为由炉膛压力控制回路的外部扰动和内部扰动组成的总扰动，r为炉膛压力控制回路的炉膛压力设定值，y为炉膛压力输出值，p1为线性比例控制律的待确定参数，be、β1和β2为扩张状态观测器的待确定参数；z1和z2分别表示炉膛压力输出值的估计值和总扰动的估计值，u0为炉膛压力控制回路的线性比例控制律输出。
获得上述炉膛压力控制回路的控制相关方程后，本发明实施例通过调整参数p1，be，β1和β2对炉膛压力被控过程进行动态性能、系统鲁棒性和抗干扰性进行均衡控制。
图3为本发明实施例进行控制压力的方法流程图，如图3所示，包括：
步骤301、根据炉膛压力比例积分(PI)控制器的参数信息，对炉膛压力控制回路的控制相关方程进行初始参数的设置；其中，炉膛压力控制回路包括：基于上述一阶自抗扰控制器的控制回路。
在一种示例性实施例中，对炉膛压力控制回路的控制相关方程进行初始参数的设置，包括：
根据炉膛压力的PI控制器的参数信息结合预设的初始参数相关方程，设置炉膛压力控制回路包含的控制相关方程的初始参数。
本发明实施例根据PI控制器的参数设定炉膛压力控制回路的初始参数：一阶自抗扰控制器(ADRC)投入使用时，一般未知被控对象的参数信息；一组保证系统稳定的初始参数，是保证炉膛压力控制回路安全稳定的基础。在一种示例性实施例中，炉膛压力的PI控制器的运算方程包括公式(8)：
uPID＝kI∫e(t)dt+kpe(t) (8)
本发明实施例对炉膛压力控制回路的控制相关方程进行初始参数的设置，包括：
按照预设策略设置并调整be，至下述第一初始参数相关方程获得正实数解：
α2 2-|be|kpα2+|be|kI＝0 (9)
本发明实施例可以根据经验选取参数be的初始值为1，若第一初始参数相关方程的解为复数，即判别式(bekp)2-4bekI<0，则逐步增大be，直至上述方程存在实数解。本发明实施例若上述方程两个解中存在一个负数，则取正数解；当上述方程存在两个正数解，取选取任一解均可。
根据第二初始参数相关方程，基于积分系数kI，计算线性比例控制律的待确定参数P1：
其中，α2＝β2/β1，e(t)为偏差信号(控制对象设定值和输出值的偏差)、β1根据炉膛压力控制回路单侧的采样步长(一般热力过程对象可初步选取为1～10)设定。上述公式(9)和公式(10)均公开于由Chunzhe Zhao和DonghaiLi发表的论文：Control design for theSISO system with the unknown order andthe unknown relative degree中；其中，本发明实施例公式(9)与论文中的公式(19)相同，公式(10)与论文中的公式(18)的中两个运算公式的第一个运算公式相同。
步骤302、对完成初始参数设置的控制相关方程，采用预设的调整策略进行参数调整；
在一种示例性实施例中，采用预设的调整策略进行参数调整，包括：
对完成初始参数设置的控制相关方程，采用重构对象方法进行参数调整。
在一种示例性实施例中，所述采用重构对象方法进行参数调整包括：
根据所述控制相关方程，转换所述炉膛压力控制回路为等效设定值滤波器及等效抗扰补偿器；
调整转换获得的所述等效设定值滤波器的增益，直至所述炉膛压力控制回路的动态性能和鲁棒性的平衡达到预定状态。
步骤303、炉膛压力控制回路根据参数调整后的控制相关方程，对炉膛压力进行控制；
本发明实施例设置初始参数的基础上，根据重构对象的理论进行参数的调整，以使系统获得更好的动态效果。基于重构对象方法对参数p1、be、β1及β2的调整，可以基于下述参数调整对被控过程的影响进行，包括：
1、p1越大，响应越快，但可能造成系统震荡加剧和超调更大。
2、be越小，β1越小，β2越大，扩张状态观测器的误差收敛越快，重构对象越接近理想的积分环节动态；但同时也可能造成重构对象失稳，不利于外环控制律的设计和参数调整。此外，过于激进的参数整定会使得系统对噪声更敏感，在采样步长较大时，也可能造成系统发散。
需要说明的是，当炉膛压力控制回路PID为正作用，即被控过程静态增益为负时，be为负。本发明实施例可以基于图4所示的炉膛压力控制回路的等效方框图，进行参数的调整的初步频域分析。
在一种示例性实施例中，根据一阶自抗扰控制器的原理，对炉膛压力控制回路的控制相关方程进行拉普拉斯变换，即对式3、4、6进行拉普拉斯变换，可得炉膛压力控制回路的等效框图，等效方框图可通过下述公式表示：
其中，公式(11)中，Gc(s)为等效设定值滤波器，Gh(s)为等效抗扰补偿器，PI控制器所对应的Gc(s)可根据式(8)拉氏变换直接得到。由此可见，即便被控对象特性Gp未知，也可通过Gc初步判断抗扰性能：显然，其中，d为外部扰动，Gp为控制对象的传递函数，因此Gc(s)的增益越高，扰动抑制能力越强。但同时，在参数整定过程中，需保证一定的稳定裕度，以免控制系统对对象特性的变化过于敏感，因此，需在动态性能和鲁棒性两者之间寻找平衡。
基于上述参数的初始设置和调整，本发明实施例可以达到下述技术效果：
1、提升系统的抗扰性能；在送风量和燃料量扰动情况下，炉膛压力波动范围明显更小、波动时间更短，提升了在抗外扰的能力，能在较短的时间内保持好的调节效果。
2、当对象特性发生变化时，本发明实施例仍可保证炉膛压力回路具有良好的抗扰性能和跟踪性能，对对象变化的适应性更强。
3、基于自抗扰控制原理实现的控制回路，实现简单，在实际机组(DCS)平台组态易于实现。
与相关技术相比，本申请技术方案包括：根据炉膛压力比例积分(PI)控制器的参数信息，对炉膛压力控制回路的控制相关方程进行初始参数的设置；对完成初始参数设置的控制相关方程，采用预设的调整策略进行参数调整；炉膛压力控制回路根据参数调整后的控制相关方程，对炉膛压力进行控制；其中，炉膛压力控制回路包括：基于一阶自抗扰控制器的控制回路。本发明实施例基于一阶自抗扰控制器的控制回路进行压力控制后，基于炉膛压力PI控制器的参数信息，对控制相关方程进行初始参数的设置，通过预设策略进行参数调整，提升了系统的抗扰性能和跟踪性能。
图5为本发明实施例实现控制压力的装置的结构框图，如图5所示，包括：初始设置单元、调整单元及控制单元；其中，
初始设置单元用于：根据炉膛压力比例积分PI控制器的参数信息，对炉膛压力控制回路的控制相关方程进行初始参数的设置；
调整单元用于：对完成初始参数设置的控制相关方程，采用预设的调整策略进行参数调整；
控制单元用于：通过炉膛压力控制回路根据参数调整后的控制相关方程，对炉膛压力进行控制；
其中，所述炉膛压力控制回路包括：基于一阶自抗扰控制器的控制回路。
在一种示例性实施例中，所述控制相关方程包括以下运算方程：
基于炉膛压力控制的一阶广义对象方程，确定的所述炉膛压力控制回路的扩张状态观测器的运算方程；
利用所述扩张状态观测器扩张出的总扰动的估计值，对所述炉膛压力控制回路的线性比例控制律输出进行补偿处理后获得的控制量；
所述炉膛压力控制回路的线性比例控制律；
其中，所述一阶广义对象方程为：所述扩张状态观测器的运算方程为/>所述控制量为：/>所述线性比例控制律为：u0＝p1(r-z1)；ps为炉膛压力控制回路的输出值，Vs1为一阶广义对象方程中炉膛压力控制器输出，u为所述控制相关方程中炉膛压力控制器输出，f为由炉膛压力控制回路的外部扰动和内部扰动组成的总扰动，r为炉膛压力控制回路的炉膛压力设定值，y为炉膛压力输出值，p1为线性比例控制律的待确定参数，be、β1和β2为扩张状态观测器的待确定参数；z1和z2分别表示炉膛压力输出值的估计值和总扰动的估计值，u0为炉膛压力控制回路的线性比例控制律输出。
在一种示例性实施例中，初始设置单元具体用于：
根据炉膛压力的PI控制器的参数信息结合预设的初始参数相关方程，设置炉膛压力控制回路包含的控制相关方程的初始参数。
在一种示例性实施例中，所述炉膛压力的PI控制器的运算方程包括：uPID＝kI∫e(t)dt+kpe(t)，初始设置单元具体用于：
按照预设策略设置并调整be，至下述第一初始参数相关方程获得正实数解：
α2 2-bekpα2+bekI＝0；
根据第二初始参数相关方程，基于积分系数kI，计算线性比例控制律的待确定参数P1：
其中，α2＝β2/β1，e(t)为偏差信号、β1根据炉膛压力控制回路单侧的采样步长设定。
在一种示例性实施例中，所述调整单元具体用于：
对完成初始参数设置的控制相关方程，采用重构对象方法进行参数调整。
在一种示例性实施例中，调整单元具体用于：
根据所述控制相关方程，转换所述炉膛压力控制回路为等效设定值滤波器及等效抗扰补偿器；
调整转换获得的所述等效设定值滤波器的增益，直至所述炉膛压力控制回路的动态性能和鲁棒性的平衡达到预定状态。
本发明实施例还提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行上述控制压力的方法。
本发明实施例还提供一种终端，包括：存储器和处理器；其中，
处理器被配置为执行存储器中的程序指令；
程序指令在处理器读取执行上述控制压力的方法。
应用示例
本应用示例以某300兆瓦(MW)单元机组中储式负压运行煤粉锅炉为例进行仿真。为便于陈述本应用示例，以下结合附图进行陈述说明。
假设上述300MW单元机组中储式负压运行煤粉锅炉炉膛压力被控对象传递函数模型如下：
其中：n为给粉机转速，单位为转/秒(r/m)；Vg为送风机挡板开度，单位为百分比％；Vs为引风机挡板开度，单位为％；O2为烟气含氧量，单位为％；。上述传递函数模型反映了送风和引风对炉膛压力的综合影响；同时，送风和给粉机转速对烟气含氧量产生直接作用，在闭环控制过程中，间接影响炉膛压力。
基于式(12)所示的被控对象，考虑现场实际情况和控制需求，进行如下扰动试验：1)炉膛压力设定值跟踪实验和烟气含氧量设定值变化；2)送风量和给粉机转速阶跃扰动实验；3)对象参数变化情况下的设定值及控制量阶跃扰动试验。对比两个回路均采用PI控制器，和炉膛压力控制回路采用一阶自抗扰控制器，但其他部分保持不变的控制系统的动态效果，从而验证炉膛压力回路采用自抗扰控制的有效性。
仿真过程中，考虑前馈补偿无法根据精确被控对象特性设计而进行完全解耦的问题，假设设计的控制系统，对被控对象的近似开环特性估计有一定偏差，本发明实施例将前馈补偿设计为与理想值偏差20％，即增益为0.6的比例环节。
PI控制系统中，送风量和引风量两个控制回路的PI控制器均采用内模法整定，使得设定值阶跃响应超调量小，同时调节时间较短。PI控制器的参数如表1所示。根据以上ADRC参数整定流程，得到引风自抗扰控制器的参数如表2所示：
| 参数 | 送风量PI控制器 | 引风量PI控制器 |
| kp | 4.17 | 6.25 |
| kI | 1/30 | 1/5 |
表1
| p1 | β1 | β2 | be |
| 1.2 | 4 | 15 | -0.2 |
表2
将被控对象的动态特性变为式(12)所示的传递函数矩阵，即送风量-烟气含氧量和引风量-炉膛压力的动态特性惯性时间均增加一倍，而控制器参数保持不变，仿真实验方案和上述标称情况下相同。
在仿真实验中，改变被控对象的参数(改变传递函数的系统惯性时间常数)，以测试参数变化时控制系统的鲁棒性，参数变化后的被控对象传递函数模型为：
其中，公式(13)中，s为传递函数中变量符号。
设定值扰动实验：被控对象特性变化后，设定值扰动实验过程中炉膛压力的曲线分别如图6、图7所示；其中，虚线表示PI控制系统，实线表示本应用示例炉膛压力控制回路，当对象模型变化后，本应用示例炉膛压力自抗扰控制系统的设定值跟踪动态性能优于相关技术中的PI控制系统，超调量更小，可以更快的达到设定值。当烟气含氧量设定值发生变化时，基于自抗扰控制原理设计的炉膛压力控制回路能更快消除波动，抗回路间耦合的性能更优。参见图7，在烟气含氧量变化和炉膛压力设定值跟踪过程中，炉膛压力ADRC控制系统的引风量波动范围稍大，但波动维持时间短，能更快回到稳定值，从而减小风机动作时间。综上，自抗扰控制对被控过程特性变化的适应性更强，在被控对象特性变化时，仍能维持更好的跟踪和抗其他回路耦合的控制效果。
给粉机转速及送风量扰动实验：被控对象特性变化后，进行送风和给粉扰动实验，炉膛压力和引风量的曲线分别如图8、图9所示；其中，虚线表示PI控制系统，实线表示本应用示例炉膛压力控制回路，通过对比发现可见，当对象模型变化后，炉膛压力自抗扰控制系统的抗燃料量和送风量扰动性能仍较相关技术中的PI控制系统。同时，在给粉机转速扰动过程中，炉膛压力ADRC控制系统的引风量波动范围较小，送风量扰动过程，ADRC控制系统的引风量波动范围略高于PI控制系统，但能较快收敛至原稳定值。
根据上述仿真对比结果，将自抗扰控制方案引入炉膛压力控制系统，可使得抗扰性能优于内模法整定的PI控制系统，在送风量和燃料量扰动情况下，炉膛压力波动范围明显更小，波动时间更短；同时，当对象特性发生变化时，自抗扰控制方案仍可使得炉膛压力回路具有良好的抗扰性能和跟踪性能，对被动对象变化的适应性更强。
“本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。”
Claims (5)
1.一种控制压力的方法，包括：
根据炉膛压力比例积分PI控制器的参数信息，对炉膛压力控制回路的控制相关方程进行初始参数的设置；
对完成初始参数设置的控制相关方程，采用预设的调整策略进行参数调整；
炉膛压力控制回路根据参数调整后的控制相关方程，对炉膛压力进行控制；
其中，所述炉膛压力控制回路包括：基于一阶自抗扰控制器的控制回路；
所述炉膛压力控制回路根据参数调整后的控制相关方程，对炉膛压力进行控制，包括：根据所述炉膛压力控制回路的输出，获得控制引风机动叶的指令；通过所述引风机工作调整炉膛压力；
所述控制相关方程包括以下运算方程：
基于炉膛压力控制的一阶广义对象方程，确定的所述炉膛压力控制回路的扩张状态观测器的运算方程；
利用所述扩张状态观测器扩张出的总扰动的估计值，对所述炉膛压力控制回路的线性比例控制律输出进行补偿处理后获得的控制量；
所述炉膛压力控制回路的线性比例控制律；
其中，所述一阶广义对象方程为：所述扩张状态观测器的运算方程为所述控制量为：/>所述线性比例控制律为：u0＝p1(r-z1)；所述ps为所述炉膛压力控制回路的输出值，所述Vs1为所述一阶广义对象方程中炉膛压力控制器输出，所述u为所述控制相关方程中炉膛压力控制器输出，所述f为由炉膛压力控制回路的外部扰动和内部扰动组成的总扰动，所述r为所述炉膛压力控制回路的炉膛压力设定值，所述y为炉膛压力输出值，所述p1为线性比例控制律的待确定参数，be、β1和β2为所述扩张状态观测器的待确定参数；z1和z2分别表示所述炉膛压力输出值的估计值和所述总扰动的估计值，所述u0为所述炉膛压力控制回路的线性比例控制律输出；
所述对炉膛压力控制回路的控制相关方程进行初始参数的设置，包括：
根据炉膛压力的PI控制器的参数信息结合预设的初始参数相关方程，设置所述炉膛压力控制回路包含的所述控制相关方程的初始参数；
所述炉膛压力的PI控制器的运算方程包括：uPID＝kI∫e(t)dt+kpe(t)，所述对炉膛压力控制回路的控制相关方程进行初始参数的设置，包括：
按照预设策略设置并调整be，至下述第一初始参数相关方程获得正实数解：
α2 2-bekpα2+bekI＝0；
根据第二初始参数相关方程，基于积分系数kI，计算所述线性比例控制律的待确定参数P1：
其中，α2＝β2/β1，e(t)为偏差信号、β1根据所述炉膛压力控制回路的单侧采样步长设定。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用预设的调整策略进行参数调整，包括：
对完成初始参数设置的所述控制相关方程，采用重构对象方法进行参数调整。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述采用重构对象方法进行参数调整，包括：
根据所述控制相关方程，转换所述炉膛压力控制回路为等效设定值滤波器及等效抗扰补偿器；
调整转换获得的所述等效设定值滤波器的增益，直至所述炉膛压力控制回路的动态性能和鲁棒性的平衡达到预定状态。
4.一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行权利要求1～3中任一项所述的控制压力的方法。
5.一种终端，包括：存储器和处理器；其中，
处理器被配置为执行存储器中的程序指令；
程序指令在处理器读取执行权利要求1～3中任一项所述的控制压力的方法。
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