龚　娴　孙建华　邹　海

(武汉第二船舶设计研究所　武汉　430205)



基于观测器的蒸汽发生器水位模型预测控制*

龚娴孙建华邹海

(武汉第二船舶设计研究所武汉430205)

摘要目前对蒸汽发生器(SG)水位的控制以串级PID控制为主，在高功率段能够很好地满足控制要求，在低功率段其控制性能还有提高空间。文中基于SG水位线性变参数(LPV)模型，采用线性矩阵不等式(LMIs)方法设计了具有混合H2/H∞性能的基于观测器的SG水位模型预测控制(MPC)系统。用H2来评价系统的最优性能，用H∞来评价系统的鲁棒性，使系统同时获得良好的控制性能和鲁棒性。仿真结果显示该文设计的控制系统在低功率段调节时间较短。

关键词蒸汽发生器; 水位控制; 模型预测; H2/H∞

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1　引言

蒸汽发生器(SG)水位系统是一个复杂的动态过程，具有非线性、非最小相位、强干扰、虚假水位等特点。鲁建梁[1]等设计了SG水位PID智能模糊自整定控制器；宋梅村[2]、腾树杰[3]等设计了SG水位模糊自适应控制；李凤宇[4]将遗传算法应用于SG水位控制；董子亮[5]基于PID和H∞控制方法设计了SG水位控制器。这些方法在高功率段都能有效控制SG水位，但在低功率段还有提升空间。文中设计了基于观测器的SG水位H2/H∞模型预测控制器以提高低功率段SG水位控制的动态响应特性。

2　基于观测器的H2/H∞模型预测控制系统设计

本文采用文献[6]的SG水位LPV模型，LPV模型如式(1)所述：

(1)

其中A∈B5×5，Bi∈R5×1，且A、Bi的值与功率相关，带入文献[7]在5%≤p≤15%低功率段的运行参数可得：

系统的输入约束和状态约束分别为

(2)

(3)

式中fl表示水位限定值，dg表示给水流量限定值。……