第一章(第1、2講)13

1、華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)1 引言引言2 現(xiàn)代電站熱工自動(dòng)化現(xiàn)代電站熱工自動(dòng)化3 現(xiàn)代電站熱工自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展方向現(xiàn)代電站熱工自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展方向鍋爐動(dòng)畫(huà)鍋爐動(dòng)畫(huà)汽機(jī)動(dòng)畫(huà)汽機(jī)動(dòng)畫(huà)圖圖 在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的眾多領(lǐng)域中，自動(dòng)控制技術(shù)起著在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的眾多領(lǐng)域中，自動(dòng)控制技術(shù)起著越來(lái)越重要的作用。所謂越來(lái)越重要的作用。所謂自動(dòng)控制自動(dòng)控制，是指在沒(méi)有人直接，是指在沒(méi)有人直接參與的情況下，通過(guò)控制器使被控對(duì)象（如機(jī)器設(shè)備、參與的情況下，通過(guò)控制器使被控對(duì)象（如機(jī)器設(shè)備、生產(chǎn)過(guò)程等）自動(dòng)地按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行。生產(chǎn)過(guò)程等）自動(dòng)地按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行。 目前自動(dòng)控制技術(shù)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于軍事、航天、目前自動(dòng)控制技

2、術(shù)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于軍事、航天、核動(dòng)力、生物、醫(yī)學(xué)、工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程等領(lǐng)域。自動(dòng)控制核動(dòng)力、生物、醫(yī)學(xué)、工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程等領(lǐng)域。自動(dòng)控制已成為現(xiàn)代社會(huì)活動(dòng)中不可缺少的重要組成部分。已成為現(xiàn)代社會(huì)活動(dòng)中不可缺少的重要組成部分。 近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，特別是二十世紀(jì)八十年代以來(lái)，近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，特別是二十世紀(jì)八十年代以來(lái)，工業(yè)自動(dòng)化工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域發(fā)生了革命性的變化。領(lǐng)域發(fā)生了革命性的變化。 首先是芯片技術(shù)的突破，促進(jìn)了自動(dòng)化技術(shù)由首先是芯片技術(shù)的突破，促進(jìn)了自動(dòng)化技術(shù)由“模擬模擬”向向“數(shù)字?jǐn)?shù)字”時(shí)代的飛躍；建立在網(wǎng)絡(luò)信息技時(shí)代的飛躍；建立在網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)基礎(chǔ)上的分布式工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)術(shù)基礎(chǔ)上的分布式工業(yè)自動(dòng)控制

3、系統(tǒng)DCS（Distributed Control System）為實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的工業(yè)自為實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)提供了強(qiáng)有力的硬件、軟件平臺(tái)。動(dòng)化系統(tǒng)提供了強(qiáng)有力的硬件、軟件平臺(tái)。 電力工業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，有別于其它電力工業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，有別于其它工業(yè)過(guò)程的主要特征是：電能的工業(yè)過(guò)程的主要特征是：電能的“發(fā)、輸、供、用發(fā)、輸、供、用”必必須同時(shí)進(jìn)行，并保持瞬時(shí)的平衡。與此同時(shí)，參與須同時(shí)進(jìn)行，并保持瞬時(shí)的平衡。與此同時(shí)，參與“發(fā)、發(fā)、輸、供、用輸、供、用”的所有設(shè)備構(gòu)成了部件眾多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、的所有設(shè)備構(gòu)成了部件眾多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、分布廣闊的動(dòng)態(tài)大系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)組處于系

4、分布廣闊的動(dòng)態(tài)大系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)組處于系統(tǒng)的最底層。統(tǒng)的最底層。 通常，人們把電力生產(chǎn)過(guò)程分為發(fā)電側(cè)與輸配電側(cè)，通常，人們把電力生產(chǎn)過(guò)程分為發(fā)電側(cè)與輸配電側(cè)，相應(yīng)地，從實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的角度，可分為相應(yīng)地，從實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的角度，可分為電站自動(dòng)化電站自動(dòng)化和和電電力系統(tǒng)自動(dòng)化力系統(tǒng)自動(dòng)化。1.1 自動(dòng)控制基礎(chǔ)理論自動(dòng)控制基礎(chǔ)理論 1.1.1 自動(dòng)控制理論的發(fā)展自動(dòng)控制理論的發(fā)展 1.1.2 自動(dòng)控制的基本概念自動(dòng)控制的基本概念 1.1.3 開(kāi)環(huán)控制與閉環(huán)控制開(kāi)環(huán)控制與閉環(huán)控制 1.1.4 對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求1.2 熱工自動(dòng)化概述熱工自動(dòng)化概述l 自動(dòng)控制理論是自動(dòng)控

5、制技術(shù)的基礎(chǔ)理論，根據(jù)自動(dòng)控自動(dòng)控制理論是自動(dòng)控制技術(shù)的基礎(chǔ)理論，根據(jù)自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程，制技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程，自動(dòng)控制理論自動(dòng)控制理論可分為以微分方程、傳可分為以微分方程、傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)的遞函數(shù)為基礎(chǔ)的經(jīng)典控制理論經(jīng)典控制理論和以狀態(tài)空間為基礎(chǔ)的和以狀態(tài)空間為基礎(chǔ)的現(xiàn)代現(xiàn)代控制理論控制理論。l 同時(shí)，隨著自動(dòng)控制理論的發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)逐步發(fā)展同時(shí)，隨著自動(dòng)控制理論的發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)逐步發(fā)展到基于專家系統(tǒng)、模糊控制和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的到基于專家系統(tǒng)、模糊控制和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能時(shí)代智能時(shí)代。l前期控制前期控制(1400BC-1900)中國(guó)、埃及和巴比倫出現(xiàn)自動(dòng)計(jì)時(shí)漏壺中國(guó)、埃及和巴比倫出現(xiàn)自動(dòng)計(jì)時(shí)

6、漏壺(1400BC-1100BC)希臘發(fā)明了采用浮球保持燃油液面高度的油燈希臘發(fā)明了采用浮球保持燃油液面高度的油燈(250BC)亞歷山大的希羅發(fā)明開(kāi)閉廟門(mén)和分發(fā)圣水的自動(dòng)裝置亞歷山大的希羅發(fā)明開(kāi)閉廟門(mén)和分發(fā)圣水的自動(dòng)裝置(100年年)中國(guó)張衡發(fā)明水運(yùn)渾象，研制出自動(dòng)測(cè)量地震的候風(fēng)地動(dòng)儀中國(guó)張衡發(fā)明水運(yùn)渾象，研制出自動(dòng)測(cè)量地震的候風(fēng)地動(dòng)儀(100年年)中國(guó)馬鈞研制出利用齒輪傳動(dòng)的自動(dòng)指示方向的指南車中國(guó)馬鈞研制出利用齒輪傳動(dòng)的自動(dòng)指示方向的指南車 (235年年)英國(guó)英國(guó)J.Watt利用離心式調(diào)速器控制蒸汽機(jī)的速度利用離心式調(diào)速器控制蒸汽機(jī)的速度(1788年年)l經(jīng)典控制經(jīng)典控制(1935-195

7、0) 美國(guó)美國(guó)N.Minorsky研制出用于船舶駕駛的伺服機(jī)構(gòu)，提出研制出用于船舶駕駛的伺服機(jī)構(gòu)，提出PID控制方法控制方法(1922) 美國(guó)美國(guó)E.Sperry以及以及C.Mason研制出火炮控制器研制出火炮控制器(1925)，氣壓，氣壓反饋控制器反饋控制器(1929)l現(xiàn)代控制現(xiàn)代控制(1950-今今) 美國(guó)美國(guó)MIT的的Servomechanism Laboratory研制第一臺(tái)數(shù)控機(jī)研制第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床床(1922) 現(xiàn)代控制起源于冷戰(zhàn)時(shí)期的軍備競(jìng)賽以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)代控制起源于冷戰(zhàn)時(shí)期的軍備競(jìng)賽以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)?，F(xiàn)。 美國(guó)美國(guó) George Devol研制出第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人樣機(jī)研

8、制出第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人樣機(jī)(1954) 蘇聯(lián)東方蘇聯(lián)東方-1號(hào)飛船載著加加林進(jìn)入人類地球衛(wèi)星軌道，人類號(hào)飛船載著加加林進(jìn)入人類地球衛(wèi)星軌道，人類宇航時(shí)代開(kāi)始了宇航時(shí)代開(kāi)始了(1961)l手動(dòng)控制手動(dòng)控制l自動(dòng)控制自動(dòng)控制l手動(dòng)控制與自動(dòng)控制的比較手動(dòng)控制與自動(dòng)控制的比較l自動(dòng)控制系統(tǒng)自動(dòng)控制系統(tǒng)l水箱水位的水箱水位的手動(dòng)控制：手動(dòng)控制： 觀測(cè)觀測(cè)實(shí)際水位，將實(shí)際水實(shí)際水位，將實(shí)際水位與要求的水位值相位與要求的水位值相比較比較，得，得出兩者偏差。根據(jù)偏差的大小出兩者偏差。根據(jù)偏差的大小和方向和方向調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)進(jìn)水閥門(mén)的開(kāi)度，進(jìn)水閥門(mén)的開(kāi)度，即當(dāng)實(shí)際水位高于要求值時(shí)，即當(dāng)實(shí)際水位高于要求值時(shí)，關(guān)小進(jìn)水閥

9、門(mén)開(kāi)度，否則加大關(guān)小進(jìn)水閥門(mén)開(kāi)度，否則加大閥門(mén)開(kāi)度以改變進(jìn)水量，從而閥門(mén)開(kāi)度以改變進(jìn)水量，從而改變水箱水位，使之與要求值改變水箱水位，使之與要求值保持一致。保持一致。圖1-1圖圖l水箱水位的水箱水位的自動(dòng)控制自動(dòng)控制 浮子：浮子：測(cè)量作用測(cè)量作用 連桿：連桿：比較作用比較作用 放大器、伺服電動(dòng)機(jī)和減速放大器、伺服電動(dòng)機(jī)和減速 器：器：調(diào)節(jié)作用調(diào)節(jié)作用 閥門(mén)：閥門(mén)：執(zhí)行元件作用執(zhí)行元件作用 當(dāng)實(shí)際水位低于要求水位時(shí)，電位器輸出電壓值為正，且當(dāng)實(shí)際水位低于要求水位時(shí)，電位器輸出電壓值為正，且其大小反映了實(shí)際水位與水位要其大小反映了實(shí)際水位與水位要求求值的差值，放大器輸出信值的差值，放大器輸出信號(hào)將

10、有正的變化，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)減速器使閥門(mén)開(kāi)度增加，直到號(hào)將有正的變化，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)減速器使閥門(mén)開(kāi)度增加，直到實(shí)際水位重新與水位要求值相等時(shí)為止實(shí)際水位重新與水位要求值相等時(shí)為止。 水位自動(dòng)控制的目的：水位自動(dòng)控制的目的： 使偏差消除或減小，使實(shí)際水位達(dá)到要求的水位值使偏差消除或減小，使實(shí)際水位達(dá)到要求的水位值。圖1-21-2眼手腦水位測(cè)量與變送執(zhí)行器控制器給定手動(dòng)控制與自動(dòng)控制的比較：手動(dòng)控制與自動(dòng)控制的比較：人腦手水箱系統(tǒng)眼h控制器執(zhí)行器水箱系統(tǒng)傳感器h圖圖1-3 水箱水位手動(dòng)控制系統(tǒng)方框圖水箱水位手動(dòng)控制系統(tǒng)方框圖圖圖1-4 水箱水位自動(dòng)控制系統(tǒng)方框圖水箱水位自動(dòng)控制系統(tǒng)方框圖對(duì)應(yīng)系統(tǒng)方框圖對(duì)應(yīng)系

11、統(tǒng)方框圖:自動(dòng)控制系統(tǒng)：自動(dòng)控制系統(tǒng)： 為達(dá)到某一目的，由相互制約、相互聯(lián)系的各個(gè)部件按為達(dá)到某一目的，由相互制約、相互聯(lián)系的各個(gè)部件按照一定規(guī)律構(gòu)成且具有獨(dú)立功能的整體稱為照一定規(guī)律構(gòu)成且具有獨(dú)立功能的整體稱為系統(tǒng)系統(tǒng)。 自動(dòng)控制系統(tǒng)是由自動(dòng)控制系統(tǒng)是由被控對(duì)象被控對(duì)象和和自動(dòng)控制裝置自動(dòng)控制裝置按照一定方式按照一定方式連接起來(lái)，能完成一定自動(dòng)控制任務(wù)的總體。連接起來(lái)，能完成一定自動(dòng)控制任務(wù)的總體。 自動(dòng)控制系統(tǒng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)的被控制量被控制量稱為稱為系統(tǒng)輸出量系統(tǒng)輸出量 影響系統(tǒng)輸出量的影響系統(tǒng)輸出量的外界輸入外界輸入稱為系統(tǒng)的稱為系統(tǒng)的輸入量輸入量 輸入量分類：輸入量分類： 給定輸入給定

12、輸入（或稱參考輸入、希望值等）（或稱參考輸入、希望值等）：指對(duì)系統(tǒng)輸出指對(duì)系統(tǒng)輸出量的要求值量的要求值 擾動(dòng)輸入：擾動(dòng)輸入：指對(duì)系統(tǒng)輸出量有不利影響的輸入量指對(duì)系統(tǒng)輸出量有不利影響的輸入量 自動(dòng)控制系統(tǒng)由兩大組成部分，即自動(dòng)控制系統(tǒng)由兩大組成部分，即被控對(duì)象被控對(duì)象和和自動(dòng)控制裝自動(dòng)控制裝置置（有時(shí)也稱為控制器）（有時(shí)也稱為控制器） 自動(dòng)控制裝置又可分為下列幾個(gè)部分：自動(dòng)控制裝置又可分為下列幾個(gè)部分： （1）測(cè)量元件測(cè)量元件（或測(cè)量裝置）。用于測(cè)量被控量的實(shí)際值（或測(cè)量裝置）。用于測(cè)量被控量的實(shí)際值或?qū)Ρ豢亓窟M(jìn)行物理量變換的裝置?；?qū)Ρ豢亓窟M(jìn)行物理量變換的裝置。 （2）比較元件比較元件（或比較

13、器）。它將被控量的實(shí)際值（常取（或比較器）。它將被控量的實(shí)際值（常取負(fù)號(hào)）與被控量的要求值（常取正號(hào)）相比較，得到偏差的負(fù)號(hào)）與被控量的要求值（常取正號(hào)）相比較，得到偏差的大小和符號(hào)。大小和符號(hào)。 （3）調(diào)節(jié)元件調(diào)節(jié)元件。通常包括放大器和校正裝置。它能將偏差。通常包括放大器和校正裝置。它能將偏差信號(hào)放大，并使輸出控制信號(hào)與偏差信號(hào)之間具有一定的數(shù)信號(hào)放大，并使輸出控制信號(hào)與偏差信號(hào)之間具有一定的數(shù)值運(yùn)算關(guān)系（也稱為調(diào)節(jié)規(guī)律或控制算法）。值運(yùn)算關(guān)系（也稱為調(diào)節(jié)規(guī)律或控制算法）。 （4）執(zhí)行元件執(zhí)行元件。接受調(diào)節(jié)元件的輸出控制信號(hào)，產(chǎn)生具體。接受調(diào)節(jié)元件的輸出控制信號(hào)，產(chǎn)生具體的控制效果，使被控制

14、量產(chǎn)生預(yù)期的改變。的控制效果，使被控制量產(chǎn)生預(yù)期的改變。l閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)l開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)l閉環(huán)與開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的比較閉環(huán)與開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的比較l1 反饋反饋：把取出的輸出量送回輸入端，并與輸入信號(hào)：把取出的輸出量送回輸入端，并與輸入信號(hào)相比較產(chǎn)生偏差信號(hào)的過(guò)程，稱為反饋。若反饋的信相比較產(chǎn)生偏差信號(hào)的過(guò)程，稱為反饋。若反饋的信號(hào)與輸入信號(hào)相減，使產(chǎn)生的偏差越來(lái)越小，則稱為號(hào)與輸入信號(hào)相減，使產(chǎn)生的偏差越來(lái)越小，則稱為負(fù)反饋；反之，則稱為正反饋。負(fù)反饋；反之，則稱為正反饋。 l2 閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)：能對(duì)輸入量與輸出量進(jìn)行比較，并：能對(duì)輸入量與輸出量進(jìn)行比較，并且將它們的偏

15、差作為控制手段，以保持兩者之間預(yù)定且將它們的偏差作為控制手段，以保持兩者之間預(yù)定關(guān)系的系統(tǒng)。由于引入了被反饋量的反饋信息，整個(gè)關(guān)系的系統(tǒng)。由于引入了被反饋量的反饋信息，整個(gè)控制過(guò)程成為閉合的，因此反饋控制也稱為閉環(huán)控制?？刂七^(guò)程成為閉合的，因此反饋控制也稱為閉環(huán)控制。 控控制制器器對(duì)對(duì)象象或或過(guò)過(guò)程程測(cè)測(cè)量量元元件件 輸入量輸出量閉環(huán)控制系統(tǒng)方框圖l被控對(duì)象被控對(duì)象l控制裝置控制裝置( (由具有一定職能的各種基本元件組成由具有一定職能的各種基本元件組成 ) )l測(cè)量元件測(cè)量元件：其職能是測(cè)量被控制的物理量：其職能是測(cè)量被控制的物理量; ;l給定元件給定元件：其職能是給出與期望的被控量相對(duì)應(yīng)的系

16、統(tǒng)輸入：其職能是給出與期望的被控量相對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)輸入量（即參據(jù)量）量（即參據(jù)量）; ;l比較元件比較元件：把測(cè)量元件檢測(cè)的被控量實(shí)際值與給定元件給出：把測(cè)量元件檢測(cè)的被控量實(shí)際值與給定元件給出的參據(jù)量進(jìn)行比較，求出它們之間的偏差的參據(jù)量進(jìn)行比較，求出它們之間的偏差; ;l放大元件放大元件：將比較元件給出的偏差進(jìn)行放大，用來(lái)推動(dòng)執(zhí)行：將比較元件給出的偏差進(jìn)行放大，用來(lái)推動(dòng)執(zhí)行元件去控制被控對(duì)象元件去控制被控對(duì)象; ;l執(zhí)行元件執(zhí)行元件：直接推動(dòng)被控對(duì)象，使其被控量發(fā)生變化：直接推動(dòng)被控對(duì)象，使其被控量發(fā)生變化; ;l校正元件校正元件：亦稱補(bǔ)償元件，它是結(jié)構(gòu)或參數(shù)便于調(diào)整的元件，：亦稱補(bǔ)償元件，它是

17、結(jié)構(gòu)或參數(shù)便于調(diào)整的元件，用串聯(lián)或反饋的方式連接在系統(tǒng)中，以改善系統(tǒng)性能用串聯(lián)或反饋的方式連接在系統(tǒng)中，以改善系統(tǒng)性能控控制制器器對(duì)對(duì)象象或或過(guò)過(guò)程程 輸入量輸出量圖1-5 開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng) 如果系統(tǒng)的輸出量與輸入量間不存在反饋的通道，這如果系統(tǒng)的輸出量與輸入量間不存在反饋的通道，這種控制方式稱為種控制方式稱為開(kāi)環(huán)控制開(kāi)環(huán)控制。閉環(huán)與開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的比較：閉環(huán)與開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的比較：閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)的特點(diǎn) 偏差控制，可以抑制內(nèi)、外擾動(dòng)對(duì)被控制量產(chǎn)生偏差控制，可以抑制內(nèi)、外擾動(dòng)對(duì)被控制量產(chǎn)生的影響。精度高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)、分析麻煩。的影響。精度高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)、分析麻煩。開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)開(kāi)環(huán)

18、控制系統(tǒng)的特點(diǎn)的特點(diǎn) 順向作用，沒(méi)有反向的聯(lián)系，沒(méi)有修正偏差能順向作用，沒(méi)有反向的聯(lián)系，沒(méi)有修正偏差能力，抗擾動(dòng)性較差。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)整方便、成本低。力，抗擾動(dòng)性較差。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)整方便、成本低。1.1.4 對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求 可以歸結(jié)為可以歸結(jié)為穩(wěn)穩(wěn)定性定性（長(zhǎng)期穩(wěn)定性）、（長(zhǎng)期穩(wěn)定性）、準(zhǔn)準(zhǔn)確性確性（精度）（精度）和和快快速性速性（相對(duì)穩(wěn)定性）。（相對(duì)穩(wěn)定性）。 穩(wěn) 準(zhǔn)快 穩(wěn)定性：穩(wěn)定性： 1 對(duì)恒值系統(tǒng)，要求當(dāng)系統(tǒng)受到擾動(dòng)后，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間對(duì)恒值系統(tǒng)，要求當(dāng)系統(tǒng)受到擾動(dòng)后，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的調(diào)整能夠回到原來(lái)的期望值。的調(diào)整能夠回到原來(lái)的期望值。 2 對(duì)隨動(dòng)系統(tǒng)，被控

19、制量始終跟蹤參據(jù)量的變化。對(duì)隨動(dòng)系統(tǒng)，被控制量始終跟蹤參據(jù)量的變化。 穩(wěn)定性是對(duì)系統(tǒng)的基本要求，不穩(wěn)定的系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)預(yù)穩(wěn)定性是對(duì)系統(tǒng)的基本要求，不穩(wěn)定的系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)預(yù)定任務(wù)。穩(wěn)定性，通常由系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定與外界因素?zé)o關(guān)。定任務(wù)。穩(wěn)定性，通常由系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定與外界因素?zé)o關(guān)。準(zhǔn)確性：準(zhǔn)確性： 用穩(wěn)態(tài)誤差來(lái)表示。用穩(wěn)態(tài)誤差來(lái)表示。 在參考輸入信號(hào)作用下，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，其穩(wěn)態(tài)在參考輸入信號(hào)作用下，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，其穩(wěn)態(tài)輸出與參考輸入所要求的期望輸出之差叫做給定穩(wěn)態(tài)誤輸出與參考輸入所要求的期望輸出之差叫做給定穩(wěn)態(tài)誤差。顯然，這種誤差越小，表示系統(tǒng)的輸出跟隨參考輸差。顯然，這種誤差越小，表示系統(tǒng)的輸出

20、跟隨參考輸入的精度越高。入的精度越高。快速性快速性: 對(duì)過(guò)渡過(guò)程的形式和快慢提出要求，一般稱為動(dòng)態(tài)性對(duì)過(guò)渡過(guò)程的形式和快慢提出要求，一般稱為動(dòng)態(tài)性能。能。 例如，對(duì)于穩(wěn)定的高射炮射角隨動(dòng)系統(tǒng)，雖然炮身最例如，對(duì)于穩(wěn)定的高射炮射角隨動(dòng)系統(tǒng)，雖然炮身最終能跟蹤目標(biāo)，但如果目標(biāo)變動(dòng)迅速，終能跟蹤目標(biāo)，但如果目標(biāo)變動(dòng)迅速，而炮身行動(dòng)遲緩，而炮身行動(dòng)遲緩，仍然抓不住目標(biāo)。仍然抓不住目標(biāo)。 伴隨著電力工業(yè)的發(fā)展，電站自動(dòng)化技術(shù)的內(nèi)涵和外延伴隨著電力工業(yè)的發(fā)展，電站自動(dòng)化技術(shù)的內(nèi)涵和外延都已發(fā)生了巨大的變化。都已發(fā)生了巨大的變化。 n 一方面，自動(dòng)控制系統(tǒng)已從輔助運(yùn)行人員監(jiān)控機(jī)組運(yùn)行一方面，自動(dòng)控制系統(tǒng)已從

21、輔助運(yùn)行人員監(jiān)控機(jī)組運(yùn)行發(fā)展到實(shí)現(xiàn)不同程度的設(shè)備啟停、過(guò)程控制和聯(lián)鎖保護(hù)的發(fā)展到實(shí)現(xiàn)不同程度的設(shè)備啟停、過(guò)程控制和聯(lián)鎖保護(hù)的綜合體系；綜合體系；n 另一方面，借助計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，電站生產(chǎn)過(guò)另一方面，借助計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，電站生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化程度達(dá)到了前所未有的高度，監(jiān)控和管理信息程的自動(dòng)化程度達(dá)到了前所未有的高度，監(jiān)控和管理信息系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用為電站自動(dòng)化的進(jìn)一步發(fā)展提供了必要的系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用為電站自動(dòng)化的進(jìn)一步發(fā)展提供了必要的物質(zhì)基礎(chǔ)。物質(zhì)基礎(chǔ)。 目前，通過(guò)應(yīng)用各種先進(jìn)的信息獲取和處理技術(shù)，同時(shí)結(jié)目前，通過(guò)應(yīng)用各種先進(jìn)的信息獲取和處理技術(shù)，同時(shí)結(jié)合自動(dòng)化領(lǐng)域的一些新的理論和方法，

22、合自動(dòng)化領(lǐng)域的一些新的理論和方法，電站自動(dòng)化技術(shù)電站自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)已經(jīng)從傳統(tǒng)的生產(chǎn)控制領(lǐng)域逐步滲透到了電站運(yùn)行和管理的方方從傳統(tǒng)的生產(chǎn)控制領(lǐng)域逐步滲透到了電站運(yùn)行和管理的方方面面，包括對(duì)面面，包括對(duì)機(jī)組整體運(yùn)行工況的監(jiān)控機(jī)組整體運(yùn)行工況的監(jiān)控、對(duì)、對(duì)發(fā)電過(guò)程經(jīng)濟(jì)性發(fā)電過(guò)程經(jīng)濟(jì)性的分析的分析、對(duì)、對(duì)主輔機(jī)設(shè)備的維護(hù)和管理主輔機(jī)設(shè)備的維護(hù)和管理以及對(duì)以及對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)化調(diào)度調(diào)度等。等。2.1 現(xiàn)代電站自動(dòng)化的主要內(nèi)容現(xiàn)代電站自動(dòng)化的主要內(nèi)容 根據(jù)應(yīng)用層次和范圍的不同，我們將現(xiàn)代電站自動(dòng)根據(jù)應(yīng)用層次和范圍的不同，我們將現(xiàn)代電站自動(dòng)化所涵蓋的主要內(nèi)容大致分為化所涵蓋的主要內(nèi)容大致分為7類

23、：類：(1) 數(shù)據(jù)采集與管理數(shù)據(jù)采集與管理 包括對(duì)熱力過(guò)程中溫度、壓力、流量、液位、成分等包括對(duì)熱力過(guò)程中溫度、壓力、流量、液位、成分等熱工參數(shù)的測(cè)量；測(cè)量數(shù)據(jù)在不同系統(tǒng)之間的高速傳熱工參數(shù)的測(cè)量；測(cè)量數(shù)據(jù)在不同系統(tǒng)之間的高速傳輸；生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)輸；生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)的高效存儲(chǔ)；歷史數(shù)據(jù)的歷史數(shù)據(jù)的高效存儲(chǔ)；歷史數(shù)據(jù)的快速檢索；統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的報(bào)表打印；報(bào)警數(shù)據(jù)的采集、快速檢索；統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的報(bào)表打?。粓?bào)警數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、分析與處理等。存儲(chǔ)、分析與處理等。數(shù)據(jù)顯示和主控室如下圖所示數(shù)據(jù)顯示和主控室如下圖所示現(xiàn)代化電站的集中控制室現(xiàn)代化電站的集中控制室圖圖3圖圖4(2) 回路控制回路控制 以模擬量控制

24、回路為主，主要對(duì)機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行以模擬量控制回路為主，主要對(duì)機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行控制，如蒸汽溫度、蒸汽壓力、發(fā)電機(jī)功率、爐膛壓力等?？刂?，如蒸汽溫度、蒸汽壓力、發(fā)電機(jī)功率、爐膛壓力等。 其中最典型的是單元機(jī)組的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)其中最典型的是單元機(jī)組的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) CCS: Coordinated Control System(3) 順序控制及聯(lián)鎖保護(hù)順序控制及聯(lián)鎖保護(hù) 順序控制順序控制一般可分為時(shí)間定序式和過(guò)程定序式兩類。一般可分為時(shí)間定序式和過(guò)程定序式兩類。前者是指按預(yù)定的時(shí)間順序而觸發(fā)控制作用的發(fā)生（如前者是指按預(yù)定的時(shí)間順序而觸發(fā)控制作用的發(fā)生（如啟動(dòng)停止、閉合斷開(kāi)等）；而后者則是依據(jù)生產(chǎn)過(guò)

25、啟動(dòng)停止、閉合斷開(kāi)等）；而后者則是依據(jù)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行的狀態(tài)決定下一步控制作用是否發(fā)生。程進(jìn)行的狀態(tài)決定下一步控制作用是否發(fā)生。 聯(lián)鎖保護(hù)聯(lián)鎖保護(hù)以順序控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)，在重要運(yùn)行參數(shù)以順序控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)，在重要運(yùn)行參數(shù)超過(guò)限定值或相關(guān)設(shè)備運(yùn)行條件不滿足要求時(shí)按照預(yù)先超過(guò)限定值或相關(guān)設(shè)備運(yùn)行條件不滿足要求時(shí)按照預(yù)先設(shè)定的程序，自動(dòng)終止異常的生產(chǎn)過(guò)程和設(shè)備，避免事設(shè)定的程序，自動(dòng)終止異常的生產(chǎn)過(guò)程和設(shè)備，避免事故擴(kuò)大，損傷人員和設(shè)備。故擴(kuò)大，損傷人員和設(shè)備。(4) 運(yùn)行優(yōu)化運(yùn)行優(yōu)化 運(yùn)行優(yōu)化是用以節(jié)約能源和提高電站運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性為運(yùn)行優(yōu)化是用以節(jié)約能源和提高電站運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性為目的的一系列優(yōu)化技術(shù)的總稱，包括

26、控制系統(tǒng)優(yōu)化；機(jī)目的的一系列優(yōu)化技術(shù)的總稱，包括控制系統(tǒng)優(yōu)化；機(jī)組啟停優(yōu)化；燃燒優(yōu)化，設(shè)備運(yùn)行方式優(yōu)化，機(jī)組間的組啟停優(yōu)化；燃燒優(yōu)化，設(shè)備運(yùn)行方式優(yōu)化，機(jī)組間的優(yōu)化調(diào)度等。優(yōu)化調(diào)度等。 其中，以電站節(jié)能為目標(biāo)的優(yōu)化技術(shù)可以分為工藝其中，以電站節(jié)能為目標(biāo)的優(yōu)化技術(shù)可以分為工藝節(jié)能技術(shù)和控制節(jié)能技術(shù)。節(jié)能技術(shù)和控制節(jié)能技術(shù)。 工藝節(jié)能：工藝節(jié)能：在合理的生產(chǎn)工藝和操作規(guī)程的基礎(chǔ)上，在合理的生產(chǎn)工藝和操作規(guī)程的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程和運(yùn)行方式的優(yōu)化，使發(fā)電設(shè)備的能源通過(guò)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程和運(yùn)行方式的優(yōu)化，使發(fā)電設(shè)備的能源消耗減少；消耗減少； 控制節(jié)能：控制節(jié)能：對(duì)工藝條件和運(yùn)行方式已經(jīng)確定的設(shè)備對(duì)工藝條件和

27、運(yùn)行方式已經(jīng)確定的設(shè)備或流程，通過(guò)應(yīng)用先進(jìn)的控制策略，確保主要工藝參數(shù)或流程，通過(guò)應(yīng)用先進(jìn)的控制策略，確保主要工藝參數(shù)的控制品質(zhì)，從而提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。的控制品質(zhì)，從而提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。(5) 經(jīng)濟(jì)性分析經(jīng)濟(jì)性分析 經(jīng)濟(jì)性分析主要通過(guò)性能計(jì)算和耗差分析兩個(gè)途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)。經(jīng)濟(jì)性分析主要通過(guò)性能計(jì)算和耗差分析兩個(gè)途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)。 性能計(jì)算性能計(jì)算通過(guò)與監(jiān)控系統(tǒng)和管理系統(tǒng)相連，實(shí)時(shí)獲取機(jī)組通過(guò)與監(jiān)控系統(tǒng)和管理系統(tǒng)相連，實(shí)時(shí)獲取機(jī)組的主要運(yùn)行參數(shù)，在線計(jì)算熱耗率、鍋爐效率、廠用電率、發(fā)的主要運(yùn)行參數(shù)，在線計(jì)算熱耗率、鍋爐效率、廠用電率、發(fā)電煤耗、供電煤耗等經(jīng)濟(jì)參數(shù)。電煤耗、供電煤耗等經(jīng)濟(jì)參數(shù)。 耗差分析

28、耗差分析在線監(jiān)測(cè)包括鍋爐、汽輪機(jī)、主要輔機(jī)在內(nèi)的整在線監(jiān)測(cè)包括鍋爐、汽輪機(jī)、主要輔機(jī)在內(nèi)的整個(gè)熱力系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)，準(zhǔn)確地對(duì)熱力設(shè)備和熱力系統(tǒng)的技術(shù)個(gè)熱力系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)，準(zhǔn)確地對(duì)熱力設(shè)備和熱力系統(tǒng)的技術(shù)改造、運(yùn)行方式的調(diào)整、運(yùn)行參數(shù)的設(shè)定提供指導(dǎo)。改造、運(yùn)行方式的調(diào)整、運(yùn)行參數(shù)的設(shè)定提供指導(dǎo)。 (6) 狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷 通過(guò)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷加強(qiáng)對(duì)各類設(shè)備或部件、尤通過(guò)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷加強(qiáng)對(duì)各類設(shè)備或部件、尤其是不可直接觀測(cè)或處于惡劣環(huán)境中的設(shè)備或部件進(jìn)行檢其是不可直接觀測(cè)或處于惡劣環(huán)境中的設(shè)備或部件進(jìn)行檢測(cè)和分析，判斷系統(tǒng)的健康狀況，指出故障隱患和并對(duì)其測(cè)和分析，判斷系統(tǒng)

29、的健康狀況，指出故障隱患和并對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，協(xié)助相關(guān)人員查找故障部件及故障原發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，協(xié)助相關(guān)人員查找故障部件及故障原因，并提供故障處理指導(dǎo)。狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷可在一定因，并提供故障處理指導(dǎo)。狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷可在一定程度上提高機(jī)組運(yùn)行的安全性和可靠性，減少非計(jì)化停機(jī)。程度上提高機(jī)組運(yùn)行的安全性和可靠性，減少非計(jì)化停機(jī)。(7) 設(shè)備管理設(shè)備管理 現(xiàn)代化的設(shè)備管理需要應(yīng)用現(xiàn)代管理理念和管理技術(shù)，現(xiàn)代化的設(shè)備管理需要應(yīng)用現(xiàn)代管理理念和管理技術(shù)，在準(zhǔn)確掌握設(shè)備狀態(tài)，保證設(shè)備的安全、可靠和經(jīng)濟(jì)性的基在準(zhǔn)確掌握設(shè)備狀態(tài)，保證設(shè)備的安全、可靠和經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上，科學(xué)的進(jìn)行檢修決策，合理安排檢修

30、項(xiàng)目、間修間隔礎(chǔ)上，科學(xué)的進(jìn)行檢修決策，合理安排檢修項(xiàng)目、間修間隔和檢修工期，有效降低檢修成本，提高設(shè)備可用性。以狀態(tài)和檢修工期，有效降低檢修成本，提高設(shè)備可用性。以狀態(tài)檢修為核心的設(shè)備管理體制是電站管、控一體化發(fā)展的重要檢修為核心的設(shè)備管理體制是電站管、控一體化發(fā)展的重要體現(xiàn)。體現(xiàn)。 目前，大多數(shù)在建電站和計(jì)劃建設(shè)電站一般都設(shè)計(jì)了目前，大多數(shù)在建電站和計(jì)劃建設(shè)電站一般都設(shè)計(jì)了分級(jí)分層分級(jí)分層的自動(dòng)化系統(tǒng)，包括的自動(dòng)化系統(tǒng)，包括生產(chǎn)過(guò)程級(jí)的生產(chǎn)過(guò)程級(jí)的 DCS (Distributed Control System) FCS (Fieldbus Control System) PLC (Pro

31、gramming Logic System)監(jiān)控優(yōu)化級(jí)的監(jiān)控優(yōu)化級(jí)的 SIS (Supervisory Information System) 生產(chǎn)管理級(jí)的生產(chǎn)管理級(jí)的 MIS (Management Information System) #1#1機(jī)機(jī)DCS #1DCS #1機(jī)機(jī)PLC #1PLC #1機(jī)機(jī)RTURTU#2#2機(jī)機(jī)DCS #2DCS #2機(jī)機(jī)PLC #2PLC #2機(jī)機(jī)RTURTU接口機(jī)接口機(jī)SIS功能站功能站SIS維護(hù)站維護(hù)站SIS值長(zhǎng)站值長(zhǎng)站安全隔離器安全隔離器鏡像鏡像服務(wù)器服務(wù)器應(yīng)用應(yīng)用服務(wù)器服務(wù)器客戶端客戶端InternetDCS網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)SIS網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)MIS網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)互

32、聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器服務(wù)器SIS防病毒防病毒服務(wù)器服務(wù)器SIS服務(wù)器服務(wù)器結(jié)合上述的體系結(jié)構(gòu)，需要著重強(qiáng)調(diào)兩方面問(wèn)題：結(jié)合上述的體系結(jié)構(gòu)，需要著重強(qiáng)調(diào)兩方面問(wèn)題：n 一是如何一是如何將各個(gè)層次有機(jī)地融合在一起將各個(gè)層次有機(jī)地融合在一起，充分發(fā)，充分發(fā)揮各自的功能優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)一體化的信息處理模式；揮各自的功能優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)一體化的信息處理模式；n 二是如何根據(jù)電力生產(chǎn)的需求，二是如何根據(jù)電力生產(chǎn)的需求，將自動(dòng)化領(lǐng)域的將自動(dòng)化領(lǐng)域的新技術(shù)和新方法融入到這個(gè)層次化的結(jié)構(gòu)中新技術(shù)和新方法融入到這個(gè)層次化的結(jié)構(gòu)中，從廣度，從廣度和深度兩方面提升電站的自動(dòng)化水平。和深度兩方面提升電站的自動(dòng)化水平。 在今后的發(fā)展中，

33、電站自動(dòng)化要始終以信息集成為在今后的發(fā)展中，電站自動(dòng)化要始終以信息集成為核心。核心。n 進(jìn)一步加強(qiáng)進(jìn)一步加強(qiáng)先進(jìn)控制理論與方法先進(jìn)控制理論與方法的應(yīng)用研究；的應(yīng)用研究；n 通過(guò)先進(jìn)的自動(dòng)化、信息化平臺(tái)將生產(chǎn)過(guò)程控制和管通過(guò)先進(jìn)的自動(dòng)化、信息化平臺(tái)將生產(chǎn)過(guò)程控制和管理的基本內(nèi)容有機(jī)的融合在一起，使電站自動(dòng)化從回路理的基本內(nèi)容有機(jī)的融合在一起，使電站自動(dòng)化從回路級(jí)、機(jī)組級(jí)提升到廠級(jí)甚至企業(yè)級(jí)，級(jí)、機(jī)組級(jí)提升到廠級(jí)甚至企業(yè)級(jí)，實(shí)現(xiàn)真正意義上的實(shí)現(xiàn)真正意義上的電力生產(chǎn)管控一體化。電力生產(chǎn)管控一體化。 研究先進(jìn)的控制理論與方法、解決電站控制領(lǐng)域研究先進(jìn)的控制理論與方法、解決電站控制領(lǐng)域的實(shí)際問(wèn)題是自動(dòng)控

34、制理論與電站自動(dòng)化研究的基本的實(shí)際問(wèn)題是自動(dòng)控制理論與電站自動(dòng)化研究的基本契合點(diǎn)。契合點(diǎn)。 在對(duì)發(fā)電機(jī)組控制策略的研究中，一方面要借鑒其在對(duì)發(fā)電機(jī)組控制策略的研究中，一方面要借鑒其它工業(yè)過(guò)程的成功經(jīng)驗(yàn)，另一方面更要它工業(yè)過(guò)程的成功經(jīng)驗(yàn)，另一方面更要強(qiáng)調(diào)電力生產(chǎn)強(qiáng)調(diào)電力生產(chǎn)過(guò)程的特殊性，選擇和推廣適合于電站的理論和方法。過(guò)程的特殊性，選擇和推廣適合于電站的理論和方法。 3.1 先進(jìn)控制理論與方法的應(yīng)用研究先進(jìn)控制理論與方法的應(yīng)用研究 類類 別別 方方 式式 傳統(tǒng)控制策略傳統(tǒng)控制策略 PID控制、比值控制、串級(jí)控制、前饋控制控制、比值控制、串級(jí)控制、前饋控制 先進(jìn)控制經(jīng)典技術(shù)先進(jìn)控制經(jīng)典技術(shù) 增益

35、調(diào)整、時(shí)滯補(bǔ)償、解耦控制、選擇性超馳控制器增益調(diào)整、時(shí)滯補(bǔ)償、解耦控制、選擇性超馳控制器 先進(jìn)控制流行技術(shù)先進(jìn)控制流行技術(shù) 模型預(yù)測(cè)控制、統(tǒng)計(jì)質(zhì)量檢測(cè)、內(nèi)模控制、自適應(yīng)控制模型預(yù)測(cè)控制、統(tǒng)計(jì)質(zhì)量檢測(cè)、內(nèi)?？刂?、自適應(yīng)控制 先進(jìn)控制潛在技術(shù)先進(jìn)控制潛在技術(shù) 最優(yōu)控制最優(yōu)控制(LQG)、專家系統(tǒng)、神經(jīng)控制、模糊控制、專家系統(tǒng)、神經(jīng)控制、模糊控制、非線性控制非線性控制先進(jìn)控制研究中的策略先進(jìn)控制研究中的策略 魯棒控制、魯棒控制、H控制、控制、綜合綜合 (1) 先進(jìn)控制策略先進(jìn)控制策略n 模型預(yù)測(cè)控制模型預(yù)測(cè)控制：滾動(dòng)優(yōu)化的思想增加了控制系統(tǒng)在線滾動(dòng)優(yōu)化的思想增加了控制系統(tǒng)在線處理各種約束、擾動(dòng)和不確

36、定因素的能力，更加適合于處理各種約束、擾動(dòng)和不確定因素的能力，更加適合于實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程 ；n 魯棒控制魯棒控制：設(shè)計(jì)在各種工況下都具有良好性能的定參設(shè)計(jì)在各種工況下都具有良好性能的定參數(shù)控制器，避免控制器切換或參數(shù)調(diào)整對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的擾數(shù)控制器，避免控制器切換或參數(shù)調(diào)整對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的擾動(dòng)；動(dòng)； n 自適應(yīng)與自整定控制自適應(yīng)與自整定控制：針對(duì)大范圍、變工況下對(duì)象特針對(duì)大范圍、變工況下對(duì)象特性的顯著變化，適時(shí)修正控制器的相關(guān)參數(shù)，維持控制性的顯著變化，適時(shí)修正控制器的相關(guān)參數(shù)，維持控制品質(zhì)一定意義上的最佳；品質(zhì)一定意義上的最佳；n 統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制：對(duì)生產(chǎn)的全過(guò)程進(jìn)行綜合統(tǒng)計(jì)分析，

37、：對(duì)生產(chǎn)的全過(guò)程進(jìn)行綜合統(tǒng)計(jì)分析，確定最佳運(yùn)行方式和各子回路的最優(yōu)設(shè)定值。確定最佳運(yùn)行方式和各子回路的最優(yōu)設(shè)定值。 (2) 智能化方法智能化方法n 模糊控制模糊控制： 1974年英國(guó)學(xué)者首先把年英國(guó)學(xué)者首先把Fuzzy理論用于鍋爐和理論用于鍋爐和汽輪機(jī)控制。目前，模糊控制的理論方法已大量地應(yīng)用于大汽輪機(jī)控制。目前，模糊控制的理論方法已大量地應(yīng)用于大型電站的控制與優(yōu)化中。型電站的控制與優(yōu)化中。 n 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制：對(duì)于電站這樣存在大量非線性的復(fù)雜系統(tǒng)：對(duì)于電站這樣存在大量非線性的復(fù)雜系統(tǒng)而言，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制有著巨大的應(yīng)用潛力。目前的應(yīng)用研究而言，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制有著巨大的應(yīng)用潛力。目前的應(yīng)用

38、研究領(lǐng)域包括單元機(jī)組模糊神經(jīng)元協(xié)調(diào)控制、機(jī)組最優(yōu)組合、報(bào)領(lǐng)域包括單元機(jī)組模糊神經(jīng)元協(xié)調(diào)控制、機(jī)組最優(yōu)組合、報(bào)警處理與故障診斷、負(fù)荷預(yù)報(bào)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等。警處理與故障診斷、負(fù)荷預(yù)報(bào)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等。 n 專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)：在大機(jī)組控制中，專家系統(tǒng)應(yīng)用的主要內(nèi)容有：在大機(jī)組控制中，專家系統(tǒng)應(yīng)用的主要內(nèi)容有故障診斷專家系統(tǒng)、操作指導(dǎo)專家系統(tǒng)、事故分析專家系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)、操作指導(dǎo)專家系統(tǒng)、事故分析專家系統(tǒng)以及分析、評(píng)估、規(guī)劃等專家系統(tǒng)。以及分析、評(píng)估、規(guī)劃等專家系統(tǒng)。 (3) 控制結(jié)構(gòu)優(yōu)化控制結(jié)構(gòu)優(yōu)化 n 對(duì)基本控制回路的結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)基本控制回路的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。包括反饋信號(hào)的選取與。包括反饋信號(hào)的選取與構(gòu)造、

39、不同控制方式的切換（單沖量、三沖量切換；鍋爐構(gòu)造、不同控制方式的切換（單沖量、三沖量切換；鍋爐跟隨、汽機(jī)跟隨、機(jī)爐協(xié)調(diào)控制方式切換等）、快變過(guò)程跟隨、汽機(jī)跟隨、機(jī)爐協(xié)調(diào)控制方式切換等）、快變過(guò)程與慢變過(guò)程的相互補(bǔ)償、多種控制手段之間的協(xié)同工作與慢變過(guò)程的相互補(bǔ)償、多種控制手段之間的協(xié)同工作（再熱蒸汽溫度的擋板調(diào)節(jié)、噴燃器擺角調(diào)節(jié)、噴水調(diào)節(jié)（再熱蒸汽溫度的擋板調(diào)節(jié)、噴燃器擺角調(diào)節(jié)、噴水調(diào)節(jié)的相互協(xié)調(diào)等）；的相互協(xié)調(diào)等）；n 對(duì)于整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)于整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。這種優(yōu)化往往采用分。這種優(yōu)化往往采用分級(jí)結(jié)構(gòu)，從全局的高度協(xié)調(diào)各個(gè)局部設(shè)備或控制回路的優(yōu)級(jí)結(jié)構(gòu)，從全局的高度協(xié)調(diào)各個(gè)局部

40、設(shè)備或控制回路的優(yōu)化運(yùn)行?；\(yùn)行。PI1調(diào)速調(diào)速給水給水單沖量單沖量HSPPI3PI2三沖量三沖量HSPPSHP調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)閥調(diào)速 (4) 非線性控制非線性控制 大型火電機(jī)組是被控特性復(fù)雜多變的對(duì)象，其動(dòng)態(tài)特性大型火電機(jī)組是被控特性復(fù)雜多變的對(duì)象，其動(dòng)態(tài)特性隨著工況參數(shù)（負(fù)荷、壓力、流量、溫度等）的變化而大幅隨著工況參數(shù)（負(fù)荷、壓力、流量、溫度等）的變化而大幅度變動(dòng)。度變動(dòng)。采用非線性控制理論的有關(guān)設(shè)計(jì)方法抵消和補(bǔ)償對(duì)采用非線性控制理論的有關(guān)設(shè)計(jì)方法抵消和補(bǔ)償對(duì)象的非線性，是保證機(jī)組大范圍變工況條件下快速負(fù)荷響應(yīng)象的非線性，是保證機(jī)組大范圍變工況條件下快速負(fù)荷響應(yīng)和安全穩(wěn)定運(yùn)行的最直接、最根本的

41、手段。和安全穩(wěn)定運(yùn)行的最直接、最根本的手段。 在電站控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中要根據(jù)不同的對(duì)象和設(shè)計(jì)目標(biāo)在電站控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中要根據(jù)不同的對(duì)象和設(shè)計(jì)目標(biāo)選擇相應(yīng)的非線性方法。由于非線性方法的復(fù)雜性以及電站選擇相應(yīng)的非線性方法。由于非線性方法的復(fù)雜性以及電站被控對(duì)象的多樣性，很難找出一種通用的非線性控制系統(tǒng)的被控對(duì)象的多樣性，很難找出一種通用的非線性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，因此，關(guān)于電站非線性控制方法的實(shí)用性研究將設(shè)計(jì)方法，因此，關(guān)于電站非線性控制方法的實(shí)用性研究將是長(zhǎng)期的。是長(zhǎng)期的。 (5)復(fù)雜系統(tǒng)建模與仿真復(fù)雜系統(tǒng)建模與仿真 建立能夠反映電站機(jī)組動(dòng)態(tài)特性和非線性特性的模型具建立能夠反映電站機(jī)組動(dòng)態(tài)特性和非

42、線性特性的模型具有重要意義有重要意義:n 首先可以為各種依賴于模型的控制算法的應(yīng)用提供依據(jù)，首先可以為各種依賴于模型的控制算法的應(yīng)用提供依據(jù)，為先進(jìn)控制方法在電站中的應(yīng)用打好基礎(chǔ)；為先進(jìn)控制方法在電站中的應(yīng)用打好基礎(chǔ)；n 另外也可以作為一個(gè)通用的仿真平臺(tái)，用以分析和比較不另外也可以作為一個(gè)通用的仿真平臺(tái)，用以分析和比較不同控制算法的性能。同控制算法的性能。 對(duì)先進(jìn)控制理論與方法的研究要明確以下幾點(diǎn)：對(duì)先進(jìn)控制理論與方法的研究要明確以下幾點(diǎn)：n PIDPID及其變形（積分分離、帶死區(qū)、微分先行、自整定）及其變形（積分分離、帶死區(qū)、微分先行、自整定）以及與先進(jìn)控制策略的綜合（魯棒以及與先進(jìn)控制策略的綜合（魯棒PIDPID、智能智能PIDPID等）仍然是等）仍然是有效的控制策略。有效的控制策略。n 傳統(tǒng)控制策略，如前饋、補(bǔ)償、解耦算法往往