申请/专利权人：东南大学溧阳研究院;东南大学

申请日：2021-09-18

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN113885311B

主分类号：G05B11/42

分类号：G05B11/42

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2022.01.21#实质审查的生效;2022.01.04#公开

摘要：本发明公开了一种基于广义频率法的燃气轮机燃烧室模型闭环辨识方法，包括：基于机理分析建立燃气轮机燃烧室温度的一阶惯性纯滞后模型结构；采用PI控制器为反馈控制器建立燃气轮机燃烧室温度闭环系统，调整PI控制器参数使得闭环系统的设定值跟踪响应为衰减振荡；根据闭环衰减振荡的特征参数，基于广义频率法建立关于FOPDT模型惯性时间参数和时滞时间参数的方程组，求解辨识出模型参数；加入噪声干扰，求解辨识出含噪声系统的参数，评价本辨识方法的可行性及准确性；基于辨识参数，整定PI控制器参数。本发明方法简易可行，形象直观，辨识过程迅速，控制品质理想。

主权项：1.一种基于广义频率法的燃气轮机燃烧室模型闭环辨识方法，其特征在于，所述闭环辨识方法包括以下步骤：S1，基于机理分析建立燃气轮机燃烧室温度的一阶惯性纯滞后模型结构Gks；S2，采用PI控制器为反馈控制器建立燃气轮机燃烧室温度闭环系统，调整PI控制器参数使得闭环系统的设定值跟踪响应为衰减振荡；S3，根据闭环衰减振荡的特征参数，基于广义频率法建立关于FOPDT模型惯性时间参数和时滞时间参数的方程组，求解辨识出模型参数；S4，加入噪声干扰，求解辨识出含噪声系统的参数，评价本辨识方法的可行性及准确性；S5，基于辨识参数，整定PI控制器参数；步骤S1中，燃气轮机燃烧室温度模型为一阶惯性纯滞后结构Gks： 式中，K为静态增益，Tf为进口燃料温度；η为燃烧效率，LHV为燃料低位发热量；Cpf，Cpout分别是进口燃料和出口燃气的比热容；Gout为燃烧室排气的质量流量；s为原函数经过拉普拉斯变换后的表达式；Touts为温度输出的拉普拉斯变换，Gfs为燃料输出量的拉普拉斯变换；T为系统模型中惯性部分的时间常数，τa为时间常数，其数值等于ρVCpout，ρ和V分布是燃气的密度和体积；τ为纯延迟时间常数；采用PI控制器为反馈控制器建立燃气轮机燃烧室温度闭环系统，调整PI控制器参数使得闭环系统的设定值跟踪响应为衰减振荡的过程包括以下步骤：设计基于PI控制器调节的闭环系统，调节器为比例积分控制模块，其开环传递函数模型Gops为： 式中，Tpout是出口燃气的温度，GPIs为已知的PI控制传递函数；Kp、KI为PI控制器中的已知设计参数；则其闭环系统GCLs表示为：GCLs＝Gops1+Gops；通过调节GPIs的参数使闭环系统的设定值跟踪响应为衰减振荡，即模拟燃气轮机燃料量阶跃变化时燃烧室温度的衰减振荡过程；步骤S3中，根据闭环衰减振荡的特征参数，基于广义频率法建立关于FOPDT模型惯性时间参数和时滞时间参数的方程组，求解辨识出模型参数的过程包括以下步骤：S31，根据闭环系统的阶跃响应曲线，确定闭环系统的频率特征参数系统周期系统频率ω、衰减率ψ、衰减指数值m： 其中，y1、y2、y∞分别为输出阶跃响应曲线中第1、2个输出值和稳定状态输出值；y值及静态增益K通过读图求得；S32，将s＝-mω+jω代入开环传递函数可得： 其中K为未知传递函数的静态增益，K＝y∞u∞，u∞和y∞分别为输入量和输出量的稳态值；S33，确定Gop-mω+jω的广义频率特性曲线轨迹；S34，设闭环系统的瞬态响应的衰减率等于所求得的衰减率，其轨迹通过复数坐标系原点-1，j0；通过以下方程来表示上述过程，从而辨识求得FOPDT模型惯性时间参数和时滞时间参数T，τ： 展开得到方程组：

全文数据：

权利要求：

百度查询： 东南大学溧阳研究院;东南大学 一种基于广义频率法的燃气轮机燃烧室模型闭环辨识方法

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