过热器减温系统 - 数学建模社区-数学中国

过热器减温系统如图所示。其中第一级减温器对汽温进行粗调，第二级减温器对汽温进行细调，使出口汽温维持在规定的范围内。两级减温装置设计方法相同，因此本文只针对二级降温系统进行说明。随着机组负荷的上升，过热蒸汽流量和流速均增大，模型随之变化。根据负荷的变化，选取个子模型空间来表征系统的时变特性，减温水流量与汽温的动态关系用如表传递函数.

高阶模型具有复杂、阶次高的特点，在设计控制器中产生许多困难。在工业设计中，基于频率特性来研究工业过程是一种简单实用的方法，高阶模型的幅值相位特性与一阶加纯滞后的特性非常相似，为了减少系统仿真、分析的计算量，简化控制器的结构，本文运用次最优模型降阶算法将高阶模型等效为一阶加纯滞后模型.

在幅值为的阶跃信号下进行不同负荷的切换作仿真，在时负荷设定为，在时负荷切换为，在时负荷切换为，在时负荷切换为，响应曲线如图所示，从仿真研究中可见，不同工况下负荷不同，采用多模型内模控制能较好的适应不同工况下模型的不确定性，响应速度快，具有很好的跟踪性。

分别在不同负荷下对方波输入的控制进行仿真研究，在时负荷设定为，在时负荷切换为，在时负荷切换为，在时负荷切换为，在时负荷切换为响应曲线如图所示，从仿真研究中可见，不同工况下负荷不同，采用多模型内模控制能较好的适应不同工况下模型的不确定性，响应速度快，具有很好的跟踪性。

在阶跃信号下，时加入幅值为的阶跃干扰，系统响应曲线如图所示。在方波信号下，在时加入幅值为的阶跃干扰，系统响应曲线. 可以看出系统能够很快的克服干扰并且达到稳定，体现了内模控制系统较强的抗干扰作用，以及很好的鲁棒性。

针对具有工作点大范变化、大时滞等特点的复杂系统的控制，模型方法在处理这类对象具有简单、实用、模型精度高的特点，与针对非线性系统建立全局模型相比，多模型的计算量和复杂程度都明显降低。针对多个工况建立的多个局部数学模型，

通过隶属度函数按一定比例相加得到模型未知工况下的模型。本文针对工业常见的过热器减温系统，采用多模型构建系统的内部结构，同时对其应用内模控制。由不同负荷下的阶跃响应和方波响应可以得出，多模型的内模控制策略对于工作点大范围变化、大延迟的系统具有较好的控制效果，且设计简单，参数调节方便，具有较快的跟