熱工控制系統(tǒng)第一章熱工自動控制系統(tǒng)的基本概念和自動化技術(shù)發(fā)展方向

1、熱工控制系統(tǒng)第一章 熱工自動控制系統(tǒng)的基本概念和自動化技術(shù)發(fā)展方向1 引言2 現(xiàn)代電站熱工自動化3 現(xiàn)代電站熱工自動化技術(shù)的發(fā)展方向鍋爐動畫汽機(jī)動畫圖1 引言 在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的眾多領(lǐng)域中，自動控制技術(shù)起著越來越重要的作用。所謂自動控制，是指在沒有人直接參與的情況下，通過控制器使被控對象（如機(jī)器設(shè)備、生產(chǎn)過程等）自動地按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行。 目前自動控制技術(shù)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于軍事、航天、核動力、生物、醫(yī)學(xué)、工業(yè)生產(chǎn)過程等領(lǐng)域。自動控制已成為現(xiàn)代社會活動中不可缺少的重要組成部分。 近半個世紀(jì)以來，特別是二十世紀(jì)八十年代以來，工業(yè)自動化領(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)了自動化技術(shù)由

2、“模擬”向“數(shù)字”時代的飛躍；建立在網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)基礎(chǔ)上的分布式工業(yè)自動控制系統(tǒng)DCS（Distributed Control System）為實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的工業(yè)自動化系統(tǒng)提供了強(qiáng)有力的硬件、軟件平臺。 電力工業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，有別于其它工業(yè)過程的主要特征是：電能的“發(fā)、輸、供、用”必須同時進(jìn)行，并保持瞬時的平衡。與此同時，參與“發(fā)、輸、供、用”的所有設(shè)備構(gòu)成了部件眾多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、分布廣闊的動態(tài)大系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)組處于系統(tǒng)的最底層。 通常，人們把電力生產(chǎn)過程分為發(fā)電側(cè)與輸配電側(cè)，相應(yīng)地，從實(shí)現(xiàn)自動化的角度，可分為電站自動化和電力系統(tǒng)自動化。1.1 自動控制基礎(chǔ)理論 1.1.1 自動

3、控制理論的發(fā)展 1.1.2 自動控制的基本概念 1.1.3 開環(huán)控制與閉環(huán)控制 1.1.4 對自動控制系統(tǒng)的基本要求1.2 熱工自動化概述1.1.1 自動控制理論的發(fā)展 自動控制理論是自動控制技術(shù)的基礎(chǔ)理論，根據(jù)自動控制技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程，自動控制理論可分為以微分方程、傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)的經(jīng)典控制理論和以狀態(tài)空間為基礎(chǔ)的現(xiàn)代控制理論。 同時，隨著自動控制理論的發(fā)展，自動化技術(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)的智能時代。前期控制(1400BC-1900)中國、埃及和巴比倫出現(xiàn)自動計時漏壺(1400BC-1100BC)希臘發(fā)明了采用浮球保持燃油液面高度的油燈(250BC)亞歷山大的希羅發(fā)明開

4、閉廟門和分發(fā)圣水的自動裝置(100年)中國張衡發(fā)明水運(yùn)渾象，研制出自動測量地震的候風(fēng)地動儀(100年)中國馬鈞研制出利用齒輪傳動的自動指示方向的指南車 (235年)英國利用離心式調(diào)速器控制蒸汽機(jī)的速度(1788年)經(jīng)典控制(1935-1950) 美國研制出用于船舶駕駛的伺服機(jī)構(gòu)，提出PID控制方法(1922) 美國以及研制出火炮控制器(1925)，氣壓反饋控制器(1929)現(xiàn)代控制(1950-今) 美國MIT的Servomechanism Laboratory研制第一臺數(shù)控機(jī)床(1922) 現(xiàn)代控制起源于冷戰(zhàn)時期的軍備競賽以及計算機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)。 美國 George Devol研制出第一臺工業(yè)機(jī)

5、器人樣機(jī)(1954) 蘇聯(lián)東方-1號飛船載著加加林進(jìn)入人類地球衛(wèi)星軌道，人類宇航時代開始了(1961)1.1.2 自動控制的基本概念手動控制自動控制手動控制與自動控制的比較自動控制系統(tǒng)水箱水位的手動控制： 觀測實(shí)際水位，將實(shí)際水位與要求的水位值相比較，得出兩者偏差。根據(jù)偏差的大小和方向調(diào)節(jié)進(jìn)水閥門的開度，即當(dāng)實(shí)際水位高于要求值時，關(guān)小進(jìn)水閥門開度，否則加大閥門開度以改變進(jìn)水量，從而改變水箱水位，使之與要求值保持一致。圖1-1圖水箱水位的自動控制 浮子：測量作用 連桿：比較作用 放大器、伺服電動機(jī)和減速 器：調(diào)節(jié)作用 閥門：執(zhí)行元件作用 當(dāng)實(shí)際水位低于要求水位時，電位器輸出電壓值為正，且其大小反

6、映了實(shí)際水位與水位要求值的差值，放大器輸出信號將有正的變化，電動機(jī)帶動減速器使閥門開度增加，直到實(shí)際水位重新與水位要求值相等時為止。 水位自動控制的目的： 使偏差消除或減小，使實(shí)際水位達(dá)到要求的水位值。圖1-2眼手腦水位測量與變送執(zhí)行器控制器給定手動控制與自動控制的比較：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1-3 水箱水位手動控制系統(tǒng)方框圖圖1-4 水箱水位自動控制系統(tǒng)方框圖對應(yīng)系統(tǒng)方框圖:自動控制系統(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)立功能的整體稱為系統(tǒng)。 自動控制系統(tǒng)是由被控對象和自動控制裝置按照一定方式連接起來，能完成一定自動控制任務(wù)的

7、總體。 自動控制系統(tǒng)的被控制量稱為系統(tǒng)輸出量 影響系統(tǒng)輸出量的外界輸入稱為系統(tǒng)的輸入量 輸入量分類： 給定輸入（或稱參考輸入、希望值等）：指對系統(tǒng)輸出量的要求值 擾動輸入：指對系統(tǒng)輸出量有不利影響的輸入量 自動控制系統(tǒng)由兩大組成部分，即被控對象和自動控制裝置（有時也稱為控制器） 自動控制裝置又可分為下列幾個部分： （1）測量元件（或測量裝置）。用于測量被控量的實(shí)際值或?qū)Ρ豢亓窟M(jìn)行物理量變換的裝置。 （2）比較元件（或比較器）。它將被控量的實(shí)際值（常取負(fù)號）與被控量的要求值（常取正號）相比較，得到偏差的大小和符號。 （3）調(diào)節(jié)元件。通常包括放大器和校正裝置。它能將偏差信號放大，并使輸出控制信號與

8、偏差信號之間具有一定的數(shù)值運(yùn)算關(guān)系（也稱為調(diào)節(jié)規(guī)律或控制算法）。 （4）執(zhí)行元件。接受調(diào)節(jié)元件的輸出控制信號，產(chǎn)生具體的控制效果，使被控制量產(chǎn)生預(yù)期的改變。1.1.3 閉環(huán)控制與開環(huán)控制閉環(huán)控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)與開環(huán)控制系統(tǒng)的比較閉環(huán)控制系統(tǒng)：1 反饋：把取出的輸出量送回輸入端，并與輸入信號相比較產(chǎn)生偏差信號的過程，稱為反饋。若反饋的信號與輸入信號相減，使產(chǎn)生的偏差越來越小，則稱為負(fù)反饋；反之，則稱為正反饋。 2 閉環(huán)控制系統(tǒng)：能對輸入量與輸出量進(jìn)行比較，并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，整個控制過程成為閉合的，因此反饋控制也稱為閉環(huán)

9、控制。 閉環(huán)控制系統(tǒng)方框圖閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成:被控對象控制裝置(由具有一定職能的各種基本元件組成 )測量元件：其職能是測量被控制的物理量;給定元件：其職能是給出與期望的被控量相對應(yīng)的系統(tǒng)輸入量（即參據(jù)量）;比較元件：把測量元件檢測的被控量實(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;放大元件：將比較元件給出的偏差進(jìn)行放大，用來推動執(zhí)行元件去控制被控對象;執(zhí)行元件：直接推動被控對象，使其被控量發(fā)生變化;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，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 開環(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，這種控制方式稱為開

10、環(huán)控制。閉環(huán)與開環(huán)控制系統(tǒng)的比較：閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn) 偏差控制，可以抑制內(nèi)、外擾動對被控制量產(chǎn)生的影響。精度高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計、分析麻煩。開環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn) 順向作用，沒有反向的聯(lián)系，沒有修正偏差能力，抗擾動性較差。結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)整方便、成本低。1.1.4 對自動控制系統(tǒng)的基本要求 可以歸結(jié)為穩(wěn)定性（長期穩(wěn)定性）、準(zhǔn)確性（精度）和快速性（相對穩(wěn)定性）。 穩(wěn) 準(zhǔn)快 穩(wěn)定性： 1 對恒值系統(tǒng)，要求當(dāng)系統(tǒng)受到擾動后，經(jīng)過一定時間的調(diào)整能夠回到原來的期望值。 2 對隨動系統(tǒng)，被控制量始終跟蹤參據(jù)量的變化。 穩(wěn)定性是對系統(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)

11、。準(zhǔn)確性： 用穩(wěn)態(tài)誤差來表示。 在參考輸入信號作用下，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)誤差。顯然，這種誤差越小，表示系統(tǒng)的輸出跟隨參考輸入的精度越高?？焖傩? 對過渡過程的形式和快慢提出要求，一般稱為動態(tài)性能。 例如，對于穩(wěn)定的高射炮射角隨動系統(tǒng)，雖然炮身最終能跟蹤目標(biāo)，但如果目標(biāo)變動迅速，而炮身行動遲緩，仍然抓不住目標(biāo)。1.2 熱工自動化概述 隨著國內(nèi)用電量的持續(xù)增長，提高發(fā)電機(jī)組的容量和參數(shù)成為我國電力工業(yè)發(fā)展的重要方向。機(jī)組的大容量和高參數(shù)帶來的是過程參數(shù)測量點(diǎn)的大量增加，相應(yīng)的控制回路數(shù)和控制的復(fù)雜程度都大為提高，生產(chǎn)過程對控制精度的要求更為嚴(yán)格。

12、 這些艱巨而繁重的控制任務(wù)必須要有現(xiàn)代化的電站自動化技術(shù)作為支撐。 伴隨著電力工業(yè)的發(fā)展，電站自動化技術(shù)的內(nèi)涵和外延都已發(fā)生了巨大的變化。 一方面，自動控制系統(tǒng)已從輔助運(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、過程控制和聯(lián)鎖保護(hù)的綜合體系； 另一方面，借助計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，電站生產(chǎn)過程的自動化程度達(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)用為電站自動化的進(jìn)一步發(fā)展提供了必要的物質(zhì)基礎(chǔ)。 目前，通過應(yīng)用各種先進(jìn)的信息獲取和處理技術(shù)，同時結(jié)合自動化領(lǐng)域的一些新的理論和方法，電站自動化技術(shù)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)行和管理的方方面面，包括對機(jī)組整體運(yùn)行工況的監(jiān)控、

13、對發(fā)電過程經(jīng)濟(jì)性的分析、對主輔機(jī)設(shè)備的維護(hù)和管理以及對生產(chǎn)過程的優(yōu)化調(diào)度等。2 現(xiàn)代電站自動化2.1 現(xiàn)代電站自動化的主要內(nèi)容 根據(jù)應(yīng)用層次和范圍的不同，我們將現(xiàn)代電站自動化所涵蓋的主要內(nèi)容大致分為7類：(1) 數(shù)據(jù)采集與管理 包括對熱力過程中溫度、壓力、流量、液位、成分等熱工參數(shù)的測量；測量數(shù)據(jù)在不同系統(tǒng)之間的高速傳輸；生產(chǎn)過程實(shí)時/歷史數(shù)據(jù)的高效存儲；歷史數(shù)據(jù)的快速檢索；統(tǒng)計數(shù)據(jù)的報表打??；報警數(shù)據(jù)的采集、存儲、分析與處理等。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圖3圖4(2) 回路控制 以模擬量控制回路為主，主要對機(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

14、力等。 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) 順序控制一般可分為時間定序式和過程定序式兩類。前者是指按預(yù)定的時間順序而觸發(fā)控制作用的發(fā)生（如啟動停止、閉合斷開等）；而后者則是依據(jù)生產(chǎn)過程進(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)以順序控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)，在重要運(yùn)行參數(shù)超過限定值或相關(guān)設(shè)備運(yùn)行條件不滿足要求時按照預(yù)先設(shè)定的程序，自動終止異常的生產(chǎn)過程和設(shè)備，避免事故擴(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，包括控制系統(tǒng)優(yōu)化；機(jī)組啟停優(yōu)化

15、；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。 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)。 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，通過對生產(chǎn)過程和運(yùn)行方式的優(yōu)化，使發(fā)電設(shè)備的能源消耗減少； 控制節(jié)能：對工藝條件和運(yùn)行方式已經(jīng)確定的設(shè)備或流程，通過應(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。(5) 經(jīng)濟(jì)性分析 經(jīng)濟(jì)性分析主要通過性能計算和耗差分析兩個途徑來實(shí)現(xiàn)。 性能計算通過與監(jiān)控系統(tǒng)和管理系統(tǒng)相連，實(shí)時獲取機(jī)組的主要運(yùn)行參數(shù)，在線計算熱耗率、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)。 耗差分析在線監(jiān)測包括鍋爐、汽輪機(jī)、主

16、要輔機(jī)在內(nèi)的整個熱力系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)，準(zhǔn)確地對熱力設(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)。 (6) 狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷 通過狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷加強(qiáng)對各類設(shè)備或部件、尤其是不可直接觀測或處于惡劣環(huán)境中的設(shè)備或部件進(jìn)行檢測和分析，判斷系統(tǒng)的健康狀況，指出故障隱患和并對其發(fā)展趨勢進(jìn)行預(yù)測，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，減少非計化停機(jī)。(7) 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)，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，合理安排檢修項

17、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)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)。 2.2 現(xiàn)代電站自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 目前，大多數(shù)在建電站和計劃建設(shè)電站一般都設(shè)計了分級分層的自動化系統(tǒng)，包括生產(chǎn)過程級的 DCS (Distributed Control System) FCS (Fieldbus Control System) PLC (Programming Logic System)監(jiān)控優(yōu)化級的 SIS (Supervisory Information System) 生產(chǎn)管理級的 MIS (Management Information System)

18、 #1機(jī)DCS #1機(jī)PLC #1機(jī)RTU#2機(jī)DCS #2機(jī)PLC #2機(jī)RTU接口機(jī)SIS功能站SIS維護(hù)站SIS值長站安全隔離器鏡像服務(wù)器應(yīng)用服務(wù)器客戶端InternetDCS網(wǎng)絡(luò)SIS網(wǎng)絡(luò)MIS網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器SIS防病毒服務(wù)器SIS服務(wù)器現(xiàn)代電站自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)結(jié)合上述的體系結(jié)構(gòu)，需要著重強(qiáng)調(diào)兩方面問題： 一是如何將各個層次有機(jī)地融合在一起，充分發(fā)揮各自的功能優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)一體化的信息處理模式； 二是如何根據(jù)電力生產(chǎn)的需求，將自動化領(lǐng)域的新技術(shù)和新方法融入到這個層次化的結(jié)構(gòu)中，從廣度和深度兩方面提升電站的自動化水平。 3 現(xiàn)代電站自動化技術(shù)的重點(diǎn)發(fā)展方向 在今后的發(fā)展中，電站自動化要始終以

19、信息集成為核心。 進(jìn)一步加強(qiáng)先進(jìn)控制理論與方法的應(yīng)用研究； 通過先進(jìn)的自動化、信息化平臺將生產(chǎn)過程控制和管理的基本內(nèi)容有機(jī)的融合在一起，使電站自動化從回路級、機(jī)組級提升到廠級甚至企業(yè)級，實(shí)現(xiàn)真正意義上的電力生產(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)域的實(shí)際問題是自動控制理論與電站自動化研究的基本契合點(diǎn)。 在對發(fā)電機(jī)組控制策略的研究中，一方面要借鑒其它工業(yè)過程的成功經(jīng)驗，另一方面更要強(qiáng)調(diào)電力生產(chǎn)過程的特殊性，選擇和推廣適合于電站的理論和方法。 先進(jìn)控制理論與方法的應(yīng)用研究 類 別 方 式 傳統(tǒng)控制策略 PID控制、比值控制、串級控制、前饋控制 先進(jìn)控制經(jīng)典技術(shù) 增益調(diào)整、時滯補(bǔ)償

20、、解耦控制、選擇性超馳控制器 先進(jìn)控制流行技術(shù) 模型預(yù)測控制、統(tǒng)計質(zhì)量檢測、內(nèi)?？刂?、自適應(yīng)控制 先進(jìn)控制潛在技術(shù) 最優(yōu)控制(LQG)、專家系統(tǒng)、神經(jīng)控制、模糊控制、非線性控制先進(jìn)控制研究中的策略 魯棒控制、H控制、綜合 (1) 先進(jìn)控制策略 模型預(yù)測控制：滾動優(yōu)化的思想增加了控制系統(tǒng)在線處理各種約束、擾動和不確定因素的能力，更加適合于實(shí)際的生產(chǎn)過程 ； 魯棒控制：設(shè)計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)整對系統(tǒng)產(chǎn)生的擾動； 自適應(yīng)與自整定控制：針對大范圍、變工況下對象特性的顯著變化，適時修正控制器的相關(guān)參數(shù)，維持控制品質(zhì)一定意義上的最佳； 統(tǒng)計質(zhì)量控制：對生產(chǎn)的全

21、過程進(jìn)行綜合統(tǒng)計分析，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 模糊控制： 1974年英國學(xué)者首先把Fuzzy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)用于大型電站的控制與優(yōu)化中。 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制：對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、報警處理與故障診斷、負(fù)荷預(yù)報、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等。 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、評估、規(guī)劃等專家系統(tǒng)。 (3) 控制結(jié)構(gòu)優(yōu)化 對基本控制回路的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

22、包括反饋信號的選取與構(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）、快變過程與慢變過程的相互補(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)的相互協(xié)調(diào)等）； 對于整個生產(chǎn)過程的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。這種優(yōu)化往往采用分級結(jié)構(gòu)，從全局的高度協(xié)調(diào)各個局部設(shè)備或控制回路的優(yōu)化運(yùn)行。給水全程控制原理方案PI1調(diào)速給水單沖量HSPPI3PI2三沖量HSPPSHP調(diào)節(jié)閥調(diào)速 (4) 非線性控制 大型火電機(jī)組是被控特性復(fù)雜多變的對象，其動態(tài)特性隨著工況參數(shù)（負(fù)荷、壓力、流量、溫度等）的變化而大幅度變動。采用非線性控制理論的有關(guān)設(shè)計方法抵消和補(bǔ)償

23、對象的非線性，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、最根本的手段。 在電站控制系統(tǒng)的設(shè)計中要根據(jù)不同的對象和設(shè)計目標(biāo)選擇相應(yīng)的非線性方法。由于非線性方法的復(fù)雜性以及電站被控對象的多樣性，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)用性研究將是長期的。 (5)復(fù)雜系統(tǒng)建模與仿真 建立能夠反映電站機(jī)組動態(tài)特性和非線性特性的模型具有重要意義: 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)； 另外也可以作為一個通用的仿真平臺，用以分析和比較不同控制算法的性能。 山西神頭第二發(fā)電廠500MW機(jī)組簡化非線性模型對先進(jìn)控制理論與方法的研究要明確以下幾點(diǎn)： PID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PID、智能PID等）仍然是有效的控制策略。 傳統(tǒng)控制策略，如前饋、補(bǔ)償、解耦算法往往十分有效，甚至能取