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舰船锅炉蒸汽动力装置多目标控制问题的研究
| 论文题名： | 舰船锅炉蒸汽动力装置多目标控制问题的研究 |
| 关键词： | 舰船锅炉;蒸汽动力装置;多目标控制技术;模块化结构;仿真建模 |
| 摘要： | 舰船行进的高机动性特点要求舰船锅炉蒸汽动力装置能够在保证安全的基础上最大限度地提高其响应的快速性。在舰船锅炉蒸汽动力装置中，涡轮增压机组响应相对较慢且存在严格的安全边界，这就要求必须设计适合的控制系统以满足装置响应快速性和安全性的要求。本文基于舰船锅炉这一对象对其控制策略进行了研究。 本文首先分析舰船增压锅炉蒸汽动力装置的运行特点，重点分析了风油比控制问题和压气机喘振保护问题。描述系统设计的主要要求和限制条件，分析了系统的稳态匹配要求和动态要求，为增压锅炉控制系统的总体方案设计提供依据。 其次建立了以控制为目的的全工况非线性模型模型，它能够提供满足稳态计算、动态仿真和控制器设计需要的所有参数及其动态特征。建模在Matlab/Simulink环境下实现，采用模块化结构，易于扩展和修改。 然后根据现有主锅炉系统的控制方法，结合涡轮增压系统的结构特点，针对涡轮增压系统中的风油耦合特性和压气机的喘振问题，设计了风油比双交叉限幅和压气机喘振的切换控制方法，解决了舰船快速变负荷过程中由于风油比失配导致的冒黑/白烟问题和压气机喘振问题，实现了压气机的紧贴喘振线运行，最大限度地发挥了压气机的工作性能。之后为了提高风量控制的瞬态响应性能和系统响应的快速性，在风量控制经济性方案的基础上进一步设计了快速性方案，快速性方案在稳态性能不变的情况下，极大地提高了风量系统响应的快速性，显著地加快了涡轮增压燃烧系统的响应速度。最后通过建立的舰船锅炉控制系统全工况的Matlab/Simulink数学模型进行仿真。仿真表明，基于上述控制策略的舰船锅炉控制系统能够在保证安全的基础上极大地提高系统响应的快速性，成功解决了快速性和安全性之间的矛盾。 |
| 作者： | 于广 |
| 专业： | 化工过程机械 |
| 导师： | 王庆超 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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