摘    要：针对单元机组协调控制系统多变量、强耦合、时变、滞后大的特点，提出一种采用串联后补偿单向解耦后加入pid控制器自整定的控制策略。该控制策略首先对系统进行串联后补偿买现完全解耦，并通过单向解耦对解耦系统进行简化，然后把多变量的控制问题转化为多个单变量，再对各个单变量加入pid控制器进行自整定：通过对125 mw单元机组协调控制系统的仿真分析可知，这种方法有效消除了输入与输出之间的强耦合带来的不利影响，使系统输出稳定，控制效果好。

关键词：单元机组；协调控制；解耦；串联补偿器；pid

中图分类号：tp 27    文献标识码：a

    大型火力发电机组都是以锅炉、汽轮机组成单元机组进行协调控制，它具有多变量、强耦舍、时变、滞后大等特点，因此，其控制策略的设计直接决定了协调控制系统的控制品质。常规的协调控制方案主要是采取简单的串联解耦补偿措施，难以满足协调控制系统高质量的控制要求。

    近几年来，随着控制理论的发展，新的控制策略不断涌现，如基于遗传算法和模糊推理的方法。多模型自适应控制、drnn及改进型解耦方法、多变量模型预测控制等，但这些方法普遍存在控制策略结构复杂，且当被控对象数学模型发生变化时控制的效果就会变差等缺点。且目前应用的单变量pid自整定技术虽明显地改进了控制系统的应用效果，缩短了控制系统的调试时间。但由于多变量过程与单变量过程在性质上存在着本质的区别，所以单变量pid自整定方法难以用于多变量过程。为此，本文提出一种采用单向串联补偿法解耦后加人多个单变量pid控制器自整定的方法，这种方法将会显著地改进控制系统的控制品质，提高企业的生产率和经济效益。

    单元机组协调控制系统可认为是一种二级递阶控制系统。系统简化框图，如图1所示。

   

  其中，机炉协调控制器是一个多变量控制器，是整个系统的核心部分，可产生指挥机炉控制器动作的锅炉指令和汽机指令，控制处于局部控制级的子系统包括锅炉燃料控制系统、风量控制系统、汽轮机功率、频率调节系统以及直流锅炉的给水控制系统，从而完成指定的控制任务。

  汽包锅炉单元机组在保持燃烧稳定、保持炉膛压力、给水流量与蒸汽流量相平衡且主蒸汽温度控制相对独立的前提下可简化为一个具有双输入双输出的被控对象，如图2所示。

   

    图中，机组的输出功率ⅳ和机前压力pt为被控量；主汽门调节阀开度μ和燃料量b为控制量；g_nμ和g_nr分别为发电机实发功率对开度和燃料量的传递函数；gpμ和gpb分别为机前压力对开度和燃料量的传递函数。

  假定系统为线性集中参数系统，则单元机组受控过程动态特性可由下式表示：

  

  解耦设计的基本原理在于设置一个补偿网络，用以抵消存在于各回路之间的关联，以使各被控量能实现单变量控制，把多变量控制问题转化为多个单变量控制问题来处理。

    1)解耦控制系统的数学模型研究对象为125 mw单元机组，锅炉为高温、亚临界压力、中间再热、自然循环、单炉膛前后对冲燃烧、燃燥粉汽包锅炉，汽轮机为单轴、三缸、两排汽、再热、凝汽冲动式。由图2可知，其近似数学模型为

    给定在********工况下的数学模