摘要：自20世纪80年代超临界机组引入我国以来，超临界机组在绿色和高效率方面得到了广泛的应用它是近年来最发达的单位之一。但与传统机组相比，超高速机组运行更稳定关键单元系统的复杂结构给现场作业人员带来了许多新的挑战超临界锅炉的稳定控制一直是一个难题。

通常来说，主气温系统是具有典型的大惯性、大滞后的时变性系统。如果采用传统的PID控制，由于主气温管道长的特点，控制量的作用时间也大大加长的原因，控制系统容易引起振荡，甚至会对控制系统的稳定性产生影响。为了解决主气温大惯性、大滞后的特性带来的问题，本文基于采用预测函数控制的控制策略，通过对于预测模型的建立，以对主气温的变化趋势进行提前的预测，依靠预测算法来解决控制滞后的问题。每当锅炉负荷变化时，也会影响主气温特性，使其发生变化，要想对主气温进行较好的控制，仅仅凭借单一模型进行预测函数控制是远远不够的，因此，引入多种模型进行切换，每当锅炉负荷变化时，系统对该工况分析，并自动切换至最适配的模型情况，从而对主气温进行控制。

本文选取超临界燃气机组在5种典型工况下的主气温特性进行分析，并通过Simulink，对其主气温分别采用传统PID控制和PFC控制，比较其仿真控制结果，讨论预测函数控制相较于传统PID控制的先进性，继而构建多模型切换预测函数控制，达到对于主气温进行良好控制的目的。

关键词：超临界机组；主气温；预测函数控制；多模型切换

目录

摘要

Abstract

1绪论-1

1.1超临界机组简介-1

1.1.1超临界机组锅炉的工作原理和特点-1

1.1.2国内外超临界机组发展状况-3

1.2主汽温控制发展及现状-5

1.3预测函数控制简介-6

1.4本文研究内容-6

2.超临界锅炉主汽温特性-7

2.1主气温的静态特性-7

2.2主气温的动态特性-8

2.3控制功能要求分析-10

2.4常见控制方案-10

2.4.1状态变量控制-10

2.4.2自适应控制-10

2.4.2模糊PID控制-11

3.预测函数控制的基本原理-12

3.1基函数的选择-12

3.2参考轨迹-13

3.3预测模型-13

3.4滚动优化-14

3.5多模型切换策略-14

3.6主蒸汽温度模型的一阶惯性加纯滞后简化-16

4.MATLAB仿真-17

4.1 Simulink概述-17

4.2仿真方案设计-17

4.3主蒸汽温度控制系统-17

4.3.1主蒸汽温度的PID控制系统结构-18

4.3.2主蒸汽温度的PFC控制系统结构-19

4.3.3 PFC和PID控制仿真比较-22

4.3.4多模型切换预测函数控制结构与仿真-25

5.结论-28

致谢-29

参考文献-30

附录 多模型切换预测函数控制器S函数源代码-34