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(jiǎn)介 6
1.2.2 ALSTOM氣化爐自抗擾控制方法設(shè)計(jì) 8
1.2.3 ALSTOM氣化爐性能測(cè)試 18
1.2.4 小結(jié) 26
1.3 ALSTOM氣化爐自抗擾控制方法參數(shù)的優(yōu)化 27
1.3.1 優(yōu)化過(guò)程及結(jié)果 27
1.3.2 性能測(cè)試 31
1.3.3 小結(jié) 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(shí)驗(yàn) 38
1.4.2 小結(jié) 43
1.5 線性自抗擾控制在ALSTOM氣化爐控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 44
1.5.1 一路線性自抗擾控制方法設(shè)計(jì) 44
1.5.2 兩路線性自抗擾控制方法設(shè)計(jì) 50
1.5.3 小結(jié) 57
1.6 ALSTOM氣化爐自抗擾控制設(shè)計(jì)實(shí)例 57
1.6.1 基于基準(zhǔn)控制律的自抗擾控制方法設(shè)計(jì)及仿真結(jié)果 57
1.6.2 小結(jié) 64
1.7 有執(zhí)行器速率飽和約束的自抗擾控制設(shè)計(jì)在ALSTOM
氣化爐上的應(yīng)用 65
參考文獻(xiàn) 73
第2章 鍋爐、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)的自抗擾控制 76
2.1 火電單元機(jī)組機(jī)爐協(xié)調(diào)自抗擾控制 76
2.1.1 汽包鍋爐單元機(jī)組的數(shù)學(xué)模型 77
2.1.2 機(jī)爐協(xié)調(diào)自抗擾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 78
2.1.3 仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析 80
2.1.4 小結(jié) 83
2.2 亞臨界機(jī)組機(jī)爐協(xié)調(diào)控制的適應(yīng)性非線性控制 83
2.2.1 機(jī)爐模型 84
2.2.2 機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 85
2.2.3 仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析 88
2.2.4 小結(jié) 96
2.3 發(fā)電機(jī)組汽輪機(jī)調(diào)門開度和勵(lì)磁系統(tǒng)的非線性魯棒協(xié)調(diào)控制 96
2.3.1 單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)設(shè)計(jì) 97
2.3.2 多機(jī)電力系統(tǒng)設(shè)計(jì) 103
2.3.3 小結(jié) 111
2.4 單元機(jī)組機(jī)爐電非線性魯棒協(xié)調(diào)控制 111
2.4.1 數(shù)學(xué)模型 112
2.4.2 控制律 114
2.4.3 仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析 119
2.4.4 小結(jié) 132
2.5 基于逆解耦和自抗擾控制的超超臨界燃煤機(jī)組負(fù)荷控制 132
2.5.1 基于凝結(jié)水節(jié)流的超超臨界機(jī)組負(fù)荷控制方法設(shè)計(jì) 133
2.5.2 超超臨界機(jī)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(jī)組負(fù)荷解耦控制方法設(shè)計(jì) 135
2.5.5 仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析 138
2.5.6 小結(jié) 142
2.6 結(jié)合前饋的自抗擾控制在機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 143
2.6.1 機(jī)輪協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 144
2.6.2 機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的自抗擾控制方法設(shè)計(jì) 145
2.6.3 仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析 148
2.6.4 小結(jié) 151
2.7 循環(huán)流化床機(jī)組自抗擾協(xié)調(diào)控制 152
2.7.1 問(wèn)題描述 153
2.7.2 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 156
2.7.3 仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析 159
2.7.4 小結(jié) 166
2.8 基于DEB的亞臨界火電機(jī)組自抗擾協(xié)調(diào)控制 167
2.8.1 過(guò)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(jiǎn)化 172
2.8.4 參數(shù)辨識(shí)及校驗(yàn) 174
2.8.5 DEB控制結(jié)構(gòu)的解耦性分析 179
2.8.6 基于多目標(biāo)優(yōu)化的DEB-ADRC方法 182
2.8.7 小結(jié) 186
2.9 基于增益調(diào)度的自抗擾控制 186
2.9.1 問(wèn)題描述 187
2.9.2 自抗擾控制的增益調(diào)度設(shè)計(jì) 192
2.9.3 仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析 199
2.9.4 小結(jié) 206
2.10 過(guò)熱汽溫系統(tǒng)的非線性自抗擾控制 207
2.10.1 過(guò)熱汽溫自抗擾控制仿真實(shí)例一 208
2.10.2 過(guò)熱汽溫自抗擾控制仿真實(shí)例二 210
2.10.3 小結(jié) 212
2.11 過(guò)熱汽溫系統(tǒng)的線性自抗擾控制 212
2.11.1 過(guò)熱汽溫模型 213
2.11.2 過(guò)熱汽溫串級(jí)控制結(jié)構(gòu) 214
2.11.3 設(shè)計(jì)目標(biāo) 214
2.11.4 自抗擾控制串級(jí)控制參數(shù)整定方法 214
2.11.5 過(guò)熱汽溫串級(jí)控制系統(tǒng)參數(shù)整定結(jié)果 216
2.11.6 仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析 219
2.11.7 小結(jié) 223
2.12 自抗擾控制在循環(huán)流化床機(jī)組燃燒系統(tǒng)中的應(yīng)用 224
2.12.1 循環(huán)流化床機(jī)組燃燒系統(tǒng) 224
2.12.2 循環(huán)流化床機(jī)組燃燒系統(tǒng)的自抗擾控制方法設(shè)計(jì) 226
2.12.3 仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析 227
2.12.4 小結(jié) 232
2.13 結(jié)合簡(jiǎn)單解耦的自抗擾控制在循環(huán)流化床機(jī)組
燃燒系統(tǒng)中的應(yīng)用 232
2.13.1 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 233
2.13.2 仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析 234
2.13.3 小結(jié) 238
2.14 自抗擾控制在爐膛壓力控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 238
2.14.1 問(wèn)題描述 239
2.14.2 控制器設(shè)計(jì) 240
2.14.3 仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析 244
2.14.4 小結(jié) 254
2.15 基于BICO的自抗擾控制設(shè)計(jì)在流化床燃燒機(jī)組的應(yīng)用 255
2.15.1 問(wèn)題分析和控制結(jié)構(gòu) 255
2.15.2 控制結(jié)構(gòu)的有效性 261
2.15.3 FBC機(jī)組的仿真應(yīng)用 262
2.15.4 小結(jié) 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(wèn)題描述 269
2.16.2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 275
2.16.3 仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析 279
2.16.4 小結(jié) 281
2.17 超臨界循環(huán)流化床機(jī)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(shù)簡(jiǎn)介 282
2.17.2 白馬600MW超臨界循環(huán)流化床機(jī)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(yīng)用 286
2.17.4 小結(jié) 289
2.18 大時(shí)滯熱力過(guò)程的預(yù)估自抗擾控制 289
2.18.1 條件反饋型改進(jìn)Smith預(yù)估器 290
2.18.2 擾動(dòng)估計(jì)和補(bǔ)償 294
2.18.3 參數(shù)整定 296
2.18.4 典型過(guò)程仿真研究 298
2.18.5 大時(shí)滯熱力過(guò)程仿真研究 313
2.18.6 小結(jié) 316
參考文獻(xiàn) 317
第3章 火電機(jī)組自抗擾控制試驗(yàn) 324
3.1 自抗擾控制的工程實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ) 324
3.1.1 ESO的離散化及其穩(wěn)定性 324
3.1.2 無(wú)擾切換 325
3.1.3 限幅限速和前饋 329
3.1.4 小結(jié) 330
3.2 1000MW超超臨界機(jī)組低壓加熱器凝結(jié)水位自抗擾控制 330
3.2.1 過(guò)程描述 330
3.2.2 模型辨識(shí)及控制仿真 332
3.2.3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn) 334
3.2.4 小結(jié) 336
3.3 亞臨界機(jī)組磨煤機(jī)出口風(fēng)溫系統(tǒng)的自抗擾控制 336
3.3.1 過(guò)程描述 336
3.3.2 模型辨識(shí)及TD-ADRC仿真控制 337
3.3.3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn) 339
3.3.4 小結(jié) 340
3.4 330MW循環(huán)流化床過(guò)熱汽溫的自抗擾控制 341
3.4.1 過(guò)程描述 341
3.4.2 模型辨識(shí)及參數(shù)調(diào)整 342
3.4.3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn) 344
3.4.4 小結(jié) 345
3.5 循環(huán)流化床協(xié)調(diào)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(diào)控制系統(tǒng)建模 346
3.5.2 模型參數(shù)辨識(shí) 352
3.5.3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn) 356
3.5.4 小結(jié) 364
參考文獻(xiàn) 364
第4章 飛行器的自抗擾控制 366
4.1 X-Cell50微型直升機(jī)的自抗擾控制 366
4.1.1 X-Cell50微型直升機(jī)對(duì)象模型描述 366
4.1.2 X-Cell50微型直升機(jī)姿態(tài)穩(wěn)定自抗擾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 367
4.1.3 各通道的自抗擾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 368
4.1.4 基于Monte Carlo方法的ESO優(yōu)化設(shè)計(jì) 369
4.1.5 基于Monte Carlo方法的控制系統(tǒng)性能魯棒性的檢驗(yàn) 370
4.1.6 仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析 371
4.1.7 小結(jié) 372
4.2 垂直起降飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jī)動(dòng)控制方法 377
4.2.3 仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析 380
4.2.4 小結(jié) 385
4.3 雙旋翼多輸入多輸出控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真 385
4.3.1 TRMS模型的建立 387
4.3.2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 399
4.3.3 TRMS非線性模型仿真 402
4.3.4 TRMS線性辨識(shí)模型仿真 407
4.3.5 小結(jié) 414
4.4 自抗擾導(dǎo)引律 415
4.4.1 相對(duì)運(yùn)動(dòng)方程及導(dǎo)引精度 416
4.4.2 問(wèn)題描述 420
4.4.3 自抗擾導(dǎo)引律設(shè)計(jì) 420
4.4.4 動(dòng)態(tài)仿真 422
4.4.5 魯棒性能分析 425
4.4.6 小結(jié) 426
4.5 攻擊角約束下的自抗擾導(dǎo)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(dǎo)引律設(shè)計(jì) 428
4.5.3 動(dòng)態(tài)仿真 429
4.5.4 模型輔助自抗擾導(dǎo)引律設(shè)計(jì) 434
4.5.5 魯棒性能分析 436
4.5.6 小結(jié) 437
4.6 考慮自動(dòng)駕駛儀的自抗擾導(dǎo)引律 437
4.6.1 自動(dòng)駕駛儀的動(dòng)態(tài)特性 438
4.6.2 考慮自動(dòng)駕駛儀動(dòng)態(tài)特性的導(dǎo)引律設(shè)計(jì) 438
4.6.3 動(dòng)態(tài)仿真 439
4.6.4 魯棒性能分析 441
4.6.5 小結(jié) 442
4.7 基于擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的滑模導(dǎo)引律 442
4.7.1 導(dǎo)引律問(wèn)題描述 443
4.7.2 終端滑模導(dǎo)引律設(shè)計(jì) 444
4.7.3 動(dòng)態(tài)仿真 447
4.7.4 魯棒性能分析 449
4.7.5 小結(jié) 449
4.8 飛行器姿態(tài)的自抗擾控制與滑�？刂菩阅荇敯粜员容^ 450
4.8.1 飛行器動(dòng)力學(xué)模型 451
4.8.2 控制器設(shè)計(jì) 452
4.8.3 仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析 454
4.8.4 小結(jié) 460
4.9 撓性航天器姿態(tài)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真 460
4.9.1 撓性航天器姿態(tài)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 462
4.9.2 仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析 466
4.9.3 小結(jié) 470
4.10 三自由度陀螺穩(wěn)定平臺(tái)狀態(tài)補(bǔ)償控制 470
4.10.1 陀螺穩(wěn)定平臺(tái)概述 471
4.10.2 陀螺穩(wěn)定平臺(tái)的數(shù)學(xué)模型 473
4.10.3 三自由度陀螺穩(wěn)定平臺(tái)特性分析 478
4.10.4 三自由度陀螺穩(wěn)定平臺(tái)頻率優(yōu)化設(shè)計(jì) 480
4.10.5 仿真實(shí)驗(yàn)及控制器性能魯棒性檢驗(yàn) 484
4.10.6 小結(jié) 490
參考文獻(xiàn) 491
第5章 水輪發(fā)電機(jī)組與新能源系統(tǒng)的自抗擾控制 500
5.1 水輪發(fā)電機(jī)組水門開度的單變量自抗擾控制 500
5.1.1 水輪發(fā)電機(jī)組水門開度控制對(duì)象數(shù)學(xué)模型 500
5.1.2 水輪發(fā)電機(jī)組水門開度自抗擾控制器設(shè)計(jì) 503
5.1.3 仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析 505
5.1.4 小結(jié) 508
5.2 水輪發(fā)電機(jī)組水門開度與勵(lì)磁的雙變量綜合自抗擾控制 508
5.2.1 水輪發(fā)電機(jī)組數(shù)學(xué)模型 508
5.2.2 水輪發(fā)電機(jī)組水門開度與勵(lì)磁的雙變量綜合自抗擾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 510
5.2.3 仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析 513
5.2.4 小結(jié) 517
5.3 水輪發(fā)電機(jī)組水門的適應(yīng)型非線性控制 517
5.3.1 適應(yīng)型非線性控制器設(shè)計(jì) 518
5.3.2 仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析 520
5.3.3 小結(jié) 522
5.4 分布式能源系統(tǒng)的自抗擾控制 522
參考文獻(xiàn) 525