目錄
前言
第1章 氣化爐的自抗擾控制 1
1.1 ALSTOM氣化爐 1
1.1.1 線性模型和控制要求 1
1.1.2 非線性模型和控制要求 4
1.2 ALSTOM氣化爐的自抗擾控制 5
1.2.1 自抗擾控制方法簡介 6
1.2.2 ALSTOM氣化爐自抗擾控制方法設計 8
1.2.3 ALSTOM氣化爐性能測試 18
1.2.4 小結 26
1.3 ALSTOM氣化爐自抗擾控制方法參數的優(yōu)化 27
1.3.1 優(yōu)化過程及結果 27
1.3.2 性能測試 31
1.3.3 小結 37
1.4 ALSTOM氣化爐非脆弱性能魯棒性比較 38
1.4.1 ALSTOM氣化爐自抗擾控制、PI控制方法非脆弱性能魯棒性實驗 38
1.4.2 小結 43
1.5 線性自抗擾控制在ALSTOM氣化爐控制系統(tǒng)中的應用 44
1.5.1 一路線性自抗擾控制方法設計 44
1.5.2 兩路線性自抗擾控制方法設計 50
1.5.3 小結 57
1.6 ALSTOM氣化爐自抗擾控制設計實例 57
1.6.1 基于基準控制律的自抗擾控制方法設計及仿真結果 57
1.6.2 小結 64
1.7 有執(zhí)行器速率飽和約束的自抗擾控制設計在ALSTOM
氣化爐上的應用 65
參考文獻 73
第2章 鍋爐、汽輪機和發(fā)電機的自抗擾控制 76
2.1 火電單元機組機爐協(xié)調自抗擾控制 76
2.1.1 汽包鍋爐單元機組的數學模型 77
2.1.2 機爐協(xié)調自抗擾控制系統(tǒng)設計 78
2.1.3 仿真實驗與結果分析 80
2.1.4 小結 83
2.2 亞臨界機組機爐協(xié)調控制的適應性非線性控制 83
2.2.1 機爐模型 84
2.2.2 機爐協(xié)調控制系統(tǒng)設計 85
2.2.3 仿真實驗與結果分析 88
2.2.4 小結 96
2.3 發(fā)電機組汽輪機調門開度和勵磁系統(tǒng)的非線性魯棒協(xié)調控制 96
2.3.1 單機無窮大系統(tǒng)設計 97
2.3.2 多機電力系統(tǒng)設計 103
2.3.3 小結 111
2.4 單元機組機爐電非線性魯棒協(xié)調控制 111
2.4.1 數學模型 112
2.4.2 控制律 114
2.4.3 仿真實驗與結果分析 119
2.4.4 小結 132
2.5 基于逆解耦和自抗擾控制的超超臨界燃煤機組負荷控制 132
2.5.1 基于凝結水節(jié)流的超超臨界機組負荷控制方法設計 133
2.5.2 超超臨界機組模型 134
2.5.3 超超臨界直流爐特性分析 134
2.5.4 超超臨界機組負荷解耦控制方法設計 135
2.5.5 仿真實驗與結果分析 138
2.5.6 小結 142
2.6 結合前饋的自抗擾控制在機爐協(xié)調控制系統(tǒng)中的應用 143
2.6.1 機輪協(xié)調控制系統(tǒng)設計 144
2.6.2 機爐協(xié)調控制系統(tǒng)的自抗擾控制方法設計 145
2.6.3 仿真實驗與結果分析 148
2.6.4 小結 151
2.7 循環(huán)流化床機組自抗擾協(xié)調控制 152
2.7.1 問題描述 153
2.7.2 控制系統(tǒng)結構 156
2.7.3 仿真實驗與結果分析 159
2.7.4 小結 166
2.8 基于DEB的亞臨界火電機組自抗擾協(xié)調控制 167
2.8.1 過程介紹 167
2.8.2 面向直接能量平衡控制的非線性建模 169
2.8.3 模型簡化 172
2.8.4 參數辨識及校驗 174
2.8.5 DEB控制結構的解耦性分析 179
2.8.6 基于多目標優(yōu)化的DEB-ADRC方法 182
2.8.7 小結 186
2.9 基于增益調度的自抗擾控制 186
2.9.1 問題描述 187
2.9.2 自抗擾控制的增益調度設計 192
2.9.3 仿真實驗與結果分析 199
2.9.4 小結 206
2.10 過熱汽溫系統(tǒng)的非線性自抗擾控制 207
2.10.1 過熱汽溫自抗擾控制仿真實例一 208
2.10.2 過熱汽溫自抗擾控制仿真實例二 210
2.10.3 小結 212
2.11 過熱汽溫系統(tǒng)的線性自抗擾控制 212
2.11.1 過熱汽溫模型 213
2.11.2 過熱汽溫串級控制結構 214
2.11.3 設計目標 214
2.11.4 自抗擾控制串級控制參數整定方法 214
2.11.5 過熱汽溫串級控制系統(tǒng)參數整定結果 216
2.11.6 仿真實驗與結果分析 219
2.11.7 小結 223
2.12 自抗擾控制在循環(huán)流化床機組燃燒系統(tǒng)中的應用 224
2.12.1 循環(huán)流化床機組燃燒系統(tǒng) 224
2.12.2 循環(huán)流化床機組燃燒系統(tǒng)的自抗擾控制方法設計 226
2.12.3 仿真實驗與結果分析 227
2.12.4 小結 232
2.13 結合簡單解耦的自抗擾控制在循環(huán)流化床機組
燃燒系統(tǒng)中的應用 232
2.13.1 控制系統(tǒng)設計 233
2.13.2 仿真實驗與結果分析 234
2.13.3 小結 238
2.14 自抗擾控制在爐膛壓力控制系統(tǒng)中的應用 238
2.14.1 問題描述 239
2.14.2 控制器設計 240
2.14.3 仿真實驗與結果分析 244
2.14.4 小結 254
2.15 基于BICO的自抗擾控制設計在流化床燃燒機組的應用 255
2.15.1 問題分析和控制結構 255
2.15.2 控制結構的有效性 261
2.15.3 FBC機組的仿真應用 262
2.15.4 小結 268
2.16 循環(huán)流化床鍋爐床料系統(tǒng)自抗擾控制 269
2.16.1 問題描述 269
2.16.2 控制系統(tǒng)設計 275
2.16.3 仿真實驗與結果分析 279
2.16.4 小結 281
2.17 超臨界循環(huán)流化床機組給水系統(tǒng)自抗擾控制 281
2.17.1 循環(huán)流化床鍋爐技術簡介 282
2.17.2 白馬600MW超臨界循環(huán)流化床機組的給水控制系統(tǒng)分析 283
2.17.3 線性自抗擾控制在MEH系統(tǒng)中的應用 286
2.17.4 小結 289
2.18 大時滯熱力過程的預估自抗擾控制 289
2.18.1 條件反饋型改進Smith預估器 290
2.18.2 擾動估計和補償 294
2.18.3 參數整定 296
2.18.4 典型過程仿真研究 298
2.18.5 大時滯熱力過程仿真研究 313
2.18.6 小結 316
參考文獻 317
第3章 火電機組自抗擾控制試驗 324
3.1 自抗擾控制的工程實現基礎 324
3.1.1 ESO的離散化及其穩(wěn)定性 324
3.1.2 無擾切換 325
3.1.3 限幅限速和前饋 329
3.1.4 小結 330
3.2 1000MW超超臨界機組低壓加熱器凝結水位自抗擾控制 330
3.2.1 過程描述 330
3.2.2 模型辨識及控制仿真 332
3.2.3 現場試驗 334
3.2.4 小結 336
3.3 亞臨界機組磨煤機出口風溫系統(tǒng)的自抗擾控制 336
3.3.1 過程描述 336
3.3.2 模型辨識及TD-ADRC仿真控制 337
3.3.3 現場試驗 339
3.3.4 小結 340
3.4 330MW循環(huán)流化床過熱汽溫的自抗擾控制 341
3.4.1 過程描述 341
3.4.2 模型辨識及參數調整 342
3.4.3 現場試驗 344
3.4.4 小結 345
3.5 循環(huán)流化床協(xié)調系統(tǒng)的自抗擾控制 346
3.5.1 非線性循環(huán)流化床協(xié)調控制系統(tǒng)建模 346
3.5.2 模型參數辨識 352
3.5.3 現場試驗 356
3.5.4 小結 364
參考文獻 364
第4章 飛行器的自抗擾控制 366
4.1 X-Cell50微型直升機的自抗擾控制 366
4.1.1 X-Cell50微型直升機對象模型描述 366
4.1.2 X-Cell50微型直升機姿態(tài)穩(wěn)定自抗擾控制系統(tǒng)設計 367
4.1.3 各通道的自抗擾控制系統(tǒng)設計 368
4.1.4 基于Monte Carlo方法的ESO優(yōu)化設計 369
4.1.5 基于Monte Carlo方法的控制系統(tǒng)性能魯棒性的檢驗 370
4.1.6 仿真實驗與結果分析 371
4.1.7 小結 372
4.2 垂直起降飛行器控制系統(tǒng)設計及仿真 373
4.2.1 平面垂直起降飛行器模型建立及分析 374
4.2.2 飛行器機動控制方法 377
4.2.3 仿真實驗與結果分析 380
4.2.4 小結 385
4.3 雙旋翼多輸入多輸出控制系統(tǒng)設計及仿真 385
4.3.1 TRMS模型的建立 387
4.3.2 控制系統(tǒng)設計 399
4.3.3 TRMS非線性模型仿真 402
4.3.4 TRMS線性辨識模型仿真 407
4.3.5 小結 414
4.4 自抗擾導引律 415
4.4.1 相對運動方程及導引精度 416
4.4.2 問題描述 420
4.4.3 自抗擾導引律設計 420
4.4.4 動態(tài)仿真 422
4.4.5 魯棒性能分析 425
4.4.6 小結 426
4.5 攻擊角約束下的自抗擾導引律 426
4.5.1 攻擊角的基本概念 426
4.5.2 攻擊角約束自抗擾導引律設計 428
4.5.3 動態(tài)仿真 429
4.5.4 模型輔助自抗擾導引律設計 434
4.5.5 魯棒性能分析 436
4.5.6 小結 437
4.6 考慮自動駕駛儀的自抗擾導引律 437
4.6.1 自動駕駛儀的動態(tài)特性 438
4.6.2 考慮自動駕駛儀動態(tài)特性的導引律設計 438
4.6.3 動態(tài)仿真 439
4.6.4 魯棒性能分析 441
4.6.5 小結 442
4.7 基于擴張狀態(tài)觀測器的滑模導引律 442
4.7.1 導引律問題描述 443
4.7.2 終端滑模導引律設計 444
4.7.3 動態(tài)仿真 447
4.7.4 魯棒性能分析 449
4.7.5 小結 449
4.8 飛行器姿態(tài)的自抗擾控制與滑模控制性能魯棒性比較 450
4.8.1 飛行器動力學模型 451
4.8.2 控制器設計 452
4.8.3 仿真實驗與結果分析 454
4.8.4 小結 460
4.9 撓性航天器姿態(tài)控制系統(tǒng)設計及仿真 460
4.9.1 撓性航天器姿態(tài)控制系統(tǒng)設計 462
4.9.2 仿真實驗與結果分析 466
4.9.3 小結 470
4.10 三自由度陀螺穩(wěn)定平臺狀態(tài)補償控制 470
4.10.1 陀螺穩(wěn)定平臺概述 471
4.10.2 陀螺穩(wěn)定平臺的數學模型 473
4.10.3 三自由度陀螺穩(wěn)定平臺特性分析 478
4.10.4 三自由度陀螺穩(wěn)定平臺頻率優(yōu)化設計 480
4.10.5 仿真實驗及控制器性能魯棒性檢驗 484
4.10.6 小結 490
參考文獻 491
第5章 水輪發(fā)電機組與新能源系統(tǒng)的自抗擾控制 500
5.1 水輪發(fā)電機組水門開度的單變量自抗擾控制 500
5.1.1 水輪發(fā)電機組水門開度控制對象數學模型 500
5.1.2 水輪發(fā)電機組水門開度自抗擾控制器設計 503
5.1.3 仿真實驗與結果分析 505
5.1.4 小結 508
5.2 水輪發(fā)電機組水門開度與勵磁的雙變量綜合自抗擾控制 508
5.2.1 水輪發(fā)電機組數學模型 508
5.2.2 水輪發(fā)電機組水門開度與勵磁的雙變量綜合自抗擾控制系統(tǒng)設計 510
5.2.3 仿真實驗與結果分析 513
5.2.4 小結 517
5.3 水輪發(fā)電機組水門的適應型非線性控制 517
5.3.1 適應型非線性控制器設計 518
5.3.2 仿真實驗與結果分析 520
5.3.3 小結 522
5.4 分布式能源系統(tǒng)的自抗擾控制 522
參考文獻 525