太陽(yáng)能熱發(fā)電作為有望得到大規(guī)模推廣應(yīng)用的可再生能源具有極大的發(fā)展?jié)摿Α２凼教?yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)作為一個(gè)強(qiáng)非線性系統(tǒng)，現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用必將在其穩(wěn)定運(yùn)行與提高效率方面發(fā)揮重要作用，因此有必要大力開展對(duì)該系統(tǒng)的控制研究，尋求適合該系統(tǒng)的高效控制方法，促進(jìn)槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電在我國(guó)的推廣應(yīng)用。
為了保證太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定正常運(yùn)行，對(duì)于Acurex這類存在換熱器的系統(tǒng)主要的控制目標(biāo)就是要通過(guò)調(diào)節(jié)傳熱液體的流速，實(shí)現(xiàn)在不同運(yùn)行狀況下管路出口處傳熱油的溫度恒定。而對(duì)于直接產(chǎn)生蒸汽發(fā)電系統(tǒng)，控制目標(biāo)則為根據(jù)汽輪發(fā)電機(jī)的需要，在管路出口處實(shí)現(xiàn)恒定溫度和壓力的蒸汽輸出，這樣太陽(yáng)輻射的變化就只影響出口蒸汽的數(shù)量，而不影響蒸汽的質(zhì)量。由于太陽(yáng)輻射的變化范圍比較大，相應(yīng)流速也需要做較大調(diào)整，整個(gè)熱傳遞回路的動(dòng)態(tài)特性（響應(yīng)時(shí)間，延時(shí)等）也產(chǎn)生了相當(dāng)大的變化。因此基于系統(tǒng)簡(jiǎn)化模型基礎(chǔ)上的常規(guī)控制方法對(duì)于這類工作點(diǎn)大范圍變動(dòng)的系統(tǒng)控制效果不佳，正是由于該傳動(dòng)系統(tǒng)具有的強(qiáng)非線性特性，使得各種現(xiàn)代控制理論得到了用武之地。
采用參數(shù)自整定控制方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸出油溫的恒定控制。通過(guò)系統(tǒng)階躍響應(yīng)實(shí)驗(yàn)，建立了輸出油溫關(guān)于輸入流率的簡(jiǎn)化單入單出一階帶時(shí)延傳遞函數(shù)模型。傳遞函數(shù)中有三個(gè)模型參數(shù)，通過(guò)最小二乘回歸算法進(jìn)行在線估計(jì)，然后基于極點(diǎn)配置算法實(shí)現(xiàn)了PI控制器參數(shù)的自整定。太陽(yáng)輻射和輸入油溫對(duì)輸出油溫的影響則根據(jù)穩(wěn)態(tài)關(guān)系采用并聯(lián)反饋結(jié)構(gòu)和串聯(lián)前饋兩種方式進(jìn)行補(bǔ)償。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明串聯(lián)前饋補(bǔ)償方式更有利于系統(tǒng)的在線辨識(shí)。則采用了多模型間接自適應(yīng)控制方法。根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行范圍選擇了5個(gè)不同的系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)，在每個(gè)運(yùn)行點(diǎn)處采用線性ARMAX模型進(jìn)行系統(tǒng)建模，不同模型間的切換由特征變量穩(wěn)態(tài)流速的值決定。分別采用LQG控制器和GPC控制器進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，并且采用了帶限幅特性的并聯(lián)積分環(huán)節(jié)，不僅消除了系統(tǒng)響應(yīng)的振蕩和穩(wěn)態(tài)誤差，而且不影響系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。采用帶預(yù)測(cè)環(huán)節(jié)的自適應(yīng)控制方法進(jìn)行了研究，根據(jù)系統(tǒng)的特性選擇預(yù)測(cè)環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)和參數(shù)消除系統(tǒng)的共振模態(tài)，并通過(guò)極點(diǎn)配置達(dá)到系統(tǒng)期望的阻尼，控制器參數(shù)均離線實(shí)驗(yàn)獲得。提出了基于非線性模型的廣義預(yù)測(cè)控制算法。非線性模型使得控制器可以適應(yīng)系統(tǒng)過(guò)程動(dòng)態(tài)的變化。提出的基于線性模型的模糊預(yù)測(cè)控制算法，在預(yù)測(cè)控制算法的基礎(chǔ)上對(duì)控制目標(biāo)采用模糊化處理，對(duì)不同的控制目標(biāo)要求選用不同的隸屬函數(shù)，文中分別采用三角隸屬函數(shù)和自定義的隸屬函數(shù)進(jìn)行了仿真研究和實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明系統(tǒng)控制效果好，響應(yīng)快且具有強(qiáng)魯棒性。文[14]在模糊控制的基礎(chǔ)上采用遺傳算法對(duì)模糊規(guī)則進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。模糊規(guī)則集由49條“if-then”經(jīng)驗(yàn)規(guī)則組成，對(duì)每條規(guī)則的影響因子進(jìn)行基因編碼組成染色體，適應(yīng)性函數(shù)根據(jù)系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間確定，染色體經(jīng)過(guò)80代進(jìn)化后系統(tǒng)性能就得到了大幅提高,系統(tǒng)對(duì)擾動(dòng)具有強(qiáng)魯棒性，遺傳算法在這類非線性系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方面具有非常好的應(yīng)用前景。
對(duì)于槽式太陽(yáng)能直接產(chǎn)生蒸汽發(fā)電系統(tǒng)，水經(jīng)過(guò)太陽(yáng)能場(chǎng)后由液體轉(zhuǎn)化為蒸汽直接推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電，系統(tǒng)不僅包含有液氣兩相流動(dòng)，而且要對(duì)要求對(duì)出口處的溫度和壓力同時(shí)控制到要求值，因此系統(tǒng)控制也更為復(fù)雜，對(duì)其控制問(wèn)題目前也已經(jīng)做了大量的工作。對(duì)循環(huán)模式和直通模式的出口蒸汽的溫度和壓力控制進(jìn)行了研究。在循環(huán)模式下系統(tǒng)具有5個(gè)控制回路，對(duì)于每個(gè)控制回路的開環(huán)傳遞函數(shù)采用線性化的方法在三個(gè)不同的運(yùn)行穩(wěn)態(tài)點(diǎn)采用單入單出的一階延時(shí)加純延遲進(jìn)行建模，控制器均采用比例積分控制并對(duì)控制參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。在直通模式下系統(tǒng)具有3個(gè)控制回路。由于沒(méi)有蒸汽分離裝置，蒸發(fā)段的擾動(dòng)將直接對(duì)過(guò)熱段產(chǎn)生影響，溫度對(duì)于系統(tǒng)的擾動(dòng)更為敏感，文中采用了前饋控制和PI控制結(jié)合的控制方式，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了控制策略的有效性。]引入了系統(tǒng)的非線性建模方法，首次對(duì)循環(huán)模式下系統(tǒng)的瞬時(shí)動(dòng)態(tài)響應(yīng)以及集熱環(huán)路與控制環(huán)路的相互影響進(jìn)行了研究，并對(duì)不同控制方式的效果進(jìn)行了比較驗(yàn)證。由于目前對(duì)直接產(chǎn)生蒸汽發(fā)電系統(tǒng)正處于研究階段，已有的控制手段基本上以PI控制為主，再加以適當(dāng)改進(jìn)，而采用現(xiàn)代控制理論來(lái)進(jìn)一步提高系統(tǒng)性能則正處于探索階段，未見具體的應(yīng)用報(bào)道。
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