中国电机工程学报 2010, 30(5) 113-119 DOI:     ISSN: 0258-8013 CN: 11-2107/TM

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锅炉–汽轮机系统
非线性多变量控制
分数阶微积分
分数阶控制器
比例积分微分控制器
粒子群优化算法
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王东风
王晓燕
韩璞
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Article by Han,p
锅炉–汽轮机系统的分数阶控制器设计
王东风,王晓燕,韩璞
华北电力大学控制科学与工程学院
摘要: 将分数阶微积分用于系统控制已引起控制学界的广泛关注。分数阶PIl Dm.控制是传统PID控制的推广与发展,积分阶次l 和微分阶次m 的引入使得分数阶控制器具有更灵活的结构和更强的鲁棒性。分数阶PIl Dm 控制器对对象参数变化不敏感,对非线性有很强的抑制能力。将分数阶控制器用于多变量非线性控制系统的设计,针对输入受限和不确定性的非线性MIMO锅炉-汽轮机系统设计分数阶PIl Dm 控制器,控制器参数整定采用粒子群优化算法。仿真结果表明,获得的分数阶PIl Dm 控制器在大范围负荷变化及存在参数、结构不确定性时均能取得满意的控制效果,显示良好的适应性及鲁棒性,与传统PID控制器相比具有明显优势。
关键词 锅炉–汽轮机系统   非线性多变量控制   分数阶微积分   分数阶控制器   比例积分微分控制器   粒子群优化算法  
Design of Fractional Order Controllers for a Boiler-turbine System
WANG Dong-feng, WANG Xiao-yan, HAN Pu
School of Control Science and Engineering, North China Electric Power University
Abstract: The application of fractional calculus to dynamical system control has been getting ever increasing attention. Fractional order PIl Dm control was the generalization and development of traditional proportional-integral-derivative (PID) control. The introduction of the integral order and differential order make the controller more flexible and robust. Fractional order PIl Dm controller is insensitive to the parameter change of the controlled object and possesses, which makes it more robust and suitable for the nonlinear systems.A controller design method for multivariable and nonlinear systems using fractional order controllers was proposed. Aiming at a triple-input triple-output nonlinear boiler-turbine system which has uncertainties and input constraints, fractional order control system was designed based on particle swarm optimization (PSO) method. Simulation results show that, for various kinds of electric load demand changes and parametric and structural uncertainties of the boiler-turbine system, the fractional order controllers have better robustness and adaptability, compared with traditional PID controllers.
Keywords: boiler-turbine system   multivariable nonlinear control   fractional calculus   fractional order controller   PID controller   particle swarm optimization (PSO) method  
收稿日期 2009-03-09 修回日期 2009-04-27 网络版发布日期 2010-02-22 
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通讯作者: 王东风
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