CN111735228B - 海洋核动力船用溴化锂制冷机变结构控制***和控制方法 - Google Patents

海洋核动力船用溴化锂制冷机变结构控制***和控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111735228B
CN111735228B CN202010624399.6A CN202010624399A CN111735228B CN 111735228 B CN111735228 B CN 111735228B CN 202010624399 A CN202010624399 A CN 202010624399A CN 111735228 B CN111735228 B CN 111735228B
Authority
CN
China
Prior art keywords
controller
function
control
lithium bromide
temperature sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010624399.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111735228A (zh
Inventor
胡三华
姚波
谢小华
马以文
汤青松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Csic Hubei Marine Nuclear Energy Co ltd
Original Assignee
Csic Hubei Marine Nuclear Energy Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Csic Hubei Marine Nuclear Energy Co ltd filed Critical Csic Hubei Marine Nuclear Energy Co ltd
Priority to CN202010624399.6A priority Critical patent/CN111735228B/zh
Publication of CN111735228A publication Critical patent/CN111735228A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111735228B publication Critical patent/CN111735228B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B15/00—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type
    • F25B15/02—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type without inert gas
    • F25B15/06—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type without inert gas the refrigerant being water vapour evaporated from a salt solution, e.g. lithium bromide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/04—Arrangement or mounting of control or safety devices for sorption type machines, plants or systems
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21D—NUCLEAR POWER PLANT
    • G21D1/00—Details of nuclear power plant
    • G21D1/02—Arrangements of auxiliary equipment
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/27—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/62—Absorption based systems
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

本发明涉及海洋核动力船用溴化锂制冷机变结构控制***和控制方法，***包括溴化锂制冷机和可编程控制器，可编程控制器包括逻辑运算器、切换开关、PID控制器和混合控制器，混合控制器包括组成闭环控制的第一、三控制器和确保***稳定裕度和灵敏性的第二控制器，PID控制器和混合控制器的信号输入、输出端分别与切换开关连接，各传感器的信号输出端分别与逻辑运算器的信号输入端连接，逻辑运算器的信号输出端与切换开关连接，电动调节阀的控制信号输入端与切换开关连接。方法包括选择切换模式；选择控制模式；传统PID控制和解析式混合控制。本发明参数整定简单、***灵敏性和鲁棒性良好，有效解决了低负荷变工况下的***不稳定问题。

Description

海洋核动力船用溴化锂制冷机变结构控制***和控制方法
技术领域
本发明涉及余热利用控制，具体而言是海洋核动力船用溴化锂制冷机变结构控制***和控制方法。
背景技术
海洋核动力船舶可为远洋开发提供电、淡水、热能等，因其具有功率大、换料周期长、机动性好的优势而获得迅速发展。为了节能减排、提高核动力的利用效率，船上的大型负荷设备如溴化锂制冷机通常采用核动力的乏汽作为动力源。
目前，溴化锂制冷机的控制***普遍采用PID控制器，PID控制器的参数整定以经验为主，控制***所采集的信息量有限，智能化程度较低。
核动力船舶工况变化较大，当核动力在低负荷工况运行时，其乏汽的变化很大，往往导致溴化锂制冷机产生不稳定因子，使常规的PID控制方法很难实现稳定控制。一旦出现这种情形，通常要靠具有丰富经验的操作人员进行手动控制，待稳定后再转为自动控制，不仅操作复杂繁琐，而且自动化程度低，控制效率不高。
针对现有技术的上述不足，本发明提出一种参数整定简单、***灵敏性和鲁棒性良好的海洋核动力船用溴化锂制冷机变结构控制***和控制方法。采用本发明，既保留了PID控制器在稳态工况下的良好品质，又解决了低负荷变工况下的***不稳定问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种参数整定简单、***灵敏性和鲁棒性良好的海洋核动力船用溴化锂制冷机变结构控制***和控制方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种海洋核动力船用溴化锂制冷机变结构控制***，包括溴化锂制冷机、乏汽管道、冷水进口管、冷水出口管和可编程控制器，其特征是乏汽管道通过电动调节阀与溴化锂制冷机连接，乏汽管道上设置有乏汽压力传感器和乏汽温度传感器，冷水进口管上设置有进水温度传感器，冷水出口管上设置有出水温度传感器，可编程控制器包括选择开关、逻辑运算器、切换开关、PID控制器和混合控制器，混合控制器包括用于组成闭环控制的第一控制器、第三控制器和用于确保***稳定裕度和灵敏性的第二控制器，PID控制器的信号输入端和信号输出端、混合控制器的信号输入端和信号输出端分别与切换开关连接，乏汽压力传感器、乏汽温度传感器、进水温度传感器和出水温度传感器的信号输出端分别与逻辑运算器的信号输入端连接，逻辑运算器的信号输出端与切换开关连接，电动调节阀的控制信号输入端与切换开关连接。
用上述控制***对海洋核动力船用溴化锂制冷机进行变结构控制的方法，包括以下步骤：
S1.选择切换模式；
将选择开关置于“手动”或“自动”处；
S2.选择控制模式；
S2.1.手动选择；
选择开关置于“手动”处，操作人员根据***工况和经验，将切换开关置于“PID控制器”或“混合控制器”处；
S2.2.自动选择；
选择开关置于“自动”处，逻辑运算器根据乏汽压力传感器、乏汽温度传感器、进水温度传感器和出水温度传感器的信号，进行逻辑运算，判断当前***工况并自动输出信号：当乏汽量较小且变化较大，冷水温差值较大且变化较大，***可能会出现不稳定状态时，将切换开关切换至“混合控制器”；其他情况下，则将切换开关切换至“PID控制器”；
S3.变结构控制；
S3.1.传统PID控制；
当步骤S2选择“PID控制器”时，由PID控制器对溴化锂制冷机进行传统PID控制；
S3.2.解析式混合控制；
当步骤S2选择“混合控制器”时，由混合控制器对溴化锂制冷机进行解析式混合控制；
S3.2.1.建立数学模型；
通过测试获得被控对象的数学模型，以分子解析式表示为：
P＝Kp(s+e1)(s+e2)…(s+eg)/(s+f1)(s+f2)…(s+fh)
式中：h>g，ei(i＝1、2、…g)为零点，fj(j＝1、2、…h)为极点，kp为比例系数，均为无量纲系数，P的输入函数为阀门开度函数，输出函数为冷水出口温度函数；
S3.2.2.计算灵敏性函数S；
在稳定性条件和性能约束条件下，获取具有最优灵敏性的S函数；
S3.2.2.1.给定一组合理的闭环函数T极点和S函数的部分零点。T与S互为补函数，T＝1-S，T直接影响***的稳定性，S直接影响***的灵敏性，两者相互制约；
S3.2.2.2.根据***性能指标要求，确定一组包括稳定性条件和性能约束条件的约束条件，作为插值条件；
S3.2.2.3.通过插值方法，求取S函数。即在D域内寻找一组闭环极点，在F域内寻找必须给定的S函数零点，使得Min||S||∞<q；
S3.2.2.4.求取T函数；T＝1-S，计算||T||∞值，是否满足要求,若不满足要求，则返回到步骤S3.2.2.1，重新给定一组合理的闭环函数T极点和S函数的部分零点，进行计算。直到得到符合要求的S函数；
S3.2.3.计算混合控制器的传递函数C；
由步骤S3.2.1-S3.2.2得到的P函数、T函数和S函数，根据以下公式，求得C函数，
C＝T/PS；
S3.2.4.计算第一控制器、第二控制器和第三控制器的分函数C1、C2和C3；
上述求得的C以解析式表示为：
C＝KK(s+b1)(s+b2)...(s+bm)/(s+a1)(s+a2)...(s+an)
式中KK常量，s为变量，ai(i＝1、2、…n)、bj(j＝1、2、…m)分别为极点和零点，n>m；
设:由C1、C3组成闭环回路的传递函数Cuv＝(s+a)/k(s-a),
C1＝k1(s+d)/(s+b),C3＝k2；
则有d＝a,k1＝1,k2＝k-1,b＝(-2k+1)a，其中k<1/2,k≠0；
C2＝k*kk(s+b1)(s+b2)...(s+bm)/(s+a)(s+a2)...(s+an)；
S3.2.5.搭建混合控制器；
C具有一个右半平面极点a,设a1＝-a,a>0,C为不稳定控制器，故搭建混合控制器：C1、C3组成闭环回路，实现C的不稳定部分，C2实现C的其余部分；
S3.2.6.混合控制器对溴化锂制冷机进行解析式混合控制；
混合控制器根据出水温度给定值同出水温度传感器的差值，用控制算法计算出有效的阀门开度值，控制电动调节阀的开度，调节进入溴化锂制冷机的乏汽量，直至冷水温度到达给定值并且***运行稳定。
本发明提供的海洋核动力船用溴化锂制冷机变结构控制***，能够自动识别工况并根据工况在“PID控制器”和“混合控制器”之间切换：当乏汽量较小且变化较大，冷水温差值较大且变化较大，***可能会出现不稳定状态时，切换至“混合控制器”控制；其他情况下，则切换至“PID控制器”控制。这样，既保留了PID控制器在稳态工况下的良好品质，又解决了低负荷变工况下的***不稳定问题。
本发明采用混合控制器，它由第一控制器、第三控制器和第二控制器等三个稳定的、可实现的控制器组成，其中，第一控制器和第三控制器组成闭环控制，第二控制器用于确保***稳定裕度和灵敏性，有效保证了整个变结构控制***在低负荷工况仍然能够稳定运行。
本发明的混合控制器采用插值方法求解，即在满足灵敏性和一定鲁棒性的性能指标要求下，进行H∞次最优求解。由于通过解析式求解，故参数整定简单，***具有较好的灵敏性和鲁棒性。
本发明利用可编程控制器实现数据分析、多种控制器数字化、变结构控制、参数自整定、全过程自动控制，***自动化程度和智能化程度高。
附图说明
图1为本发明的控制***结构示意图；
图2为本发明的可编程控制器结构示意图；
图3为本发明的混合控制器结构示意图。
图中：1-溴化锂制冷机；2-乏汽管道；3-冷水进口管；4-冷水出口管；5-可编程控制器；5.1-选择开关；5.2-逻辑运算器；5.3-切换开关；5.4-PID控制器；5.5-混合控制器；5.5.1-第一控制器；5.5.2-第二控制器；5.5.3-第三控制器；6-电动调节阀；7-乏汽压力传感器；8-乏汽温度传感器；9-进水温度传感器；10-出水温度传感器。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步的说明，但该实施例不应理解为对本发明的限制。
如图所示的一种海洋核动力船用溴化锂制冷机变结构控制***，包括溴化锂制冷机1、乏汽管道2、冷水进口管3、冷水出口管4和可编程控制器5，乏汽管道2通过电动调节阀6与溴化锂制冷机1连接，乏汽管道2上设置有乏汽压力传感器7和乏汽温度传感器8，冷水进口管3上设置有进水温度传感器9，冷水出口管4上设置有出水温度传感器10，可编程控制器5包括选择开关5.1、逻辑运算器5.2、切换开关5.3、PID控制器5.4和混合控制器5.5，混合控制器5.5包括用于组成闭环控制的第一控制器5.5.1、第三控制器5.5.3和用于确保***稳定裕度和灵敏性的第二控制器5.5.2，PID控制器5.4的信号输入端和信号输出端、混合控制器5.5的信号输入端和信号输出端分别与切换开关5.3连接，乏汽压力传感器7、乏汽温度传感器8、进水温度传感器9和出水温度传感器10的信号输出端分别与逻辑运算器5.2的信号输入端连接，逻辑运算器5.2的信号输出端与切换开关5.3连接，电动调节阀6的控制信号输入端与切换开关5.3连接。
用上述控制***对海洋核动力船用溴化锂制冷机进行变结构控制的方法，包括以下步骤：
S1.选择切换模式；
将选择开关5.1置于“手动”或“自动”处；
S2.选择控制模式；
S2.1.手动选择；
选择开关5.1置于“手动”处，操作人员根据***工况和经验，将切换开关5.3置于“PID控制器”或“混合控制器”处；
S2.2.自动选择；
选择开关5.1置于“自动”处，逻辑运算器5.2根据乏汽压力传感器、乏汽温度传感器、进水温度传感器和出水温度传感器的信号，进行逻辑运算，判断当前***工况并自动输出信号：当乏汽量较小且变化较大，冷水温差值较大且变化较大，***可能会出现不稳定状态时，将切换开关5.3切换至“混合控制器”；其他情况下，则将切换开关5.3切换至“PID控制器”；
S3.变结构控制；
S3.1.传统PID控制；
当步骤S2选择“PID控制器”时，由PID控制器5.4对溴化锂制冷机进行传统PID控制；
S3.2.解析式混合控制；
当步骤S2选择“混合控制器”时，由混合控制器5.5对溴化锂制冷机进行解析式混合控制；
S3.2.1.建立数学模型；
通过测试获得被控对象的数学模型，以分子解析式表示为：
P＝Kp(s+e1)(s+e2)…(s+eg)/(s+f1)(s+f2)…(s+fh)
式中：h>g，ei(i＝1、2、…g)为零点，fj(j＝1、2、…h)为极点，kp为比例系数，均为无量纲系数，P的输入函数为阀门开度函数，输出函数为冷水出口温度函数；
S3.2.2.计算灵敏性函数S；
在稳定性条件和性能约束条件下，获取具有最优灵敏性的S函数；
S3.2.2.1.给定一组合理的闭环函数T极点和S函数的部分零点。T与S互为补函数，T＝1-S，T直接影响***的稳定性，S直接影响***的灵敏性，两者相互制约；
S3.2.2.2.根据***性能指标要求，确定一组包括稳定性条件和性能约束条件的约束条件，作为插值条件；
S3.2.2.3.通过插值方法，求取S函数。即在D域内寻找一组闭环极点，在F域内寻找必须给定的S函数零点，使得Min||S||∞<q；
S3.2.2.4.求取T函数；T＝1-S，计算||T||∞值，是否满足要求,若不满足要求，则返回到步骤S3.2.2.1，重新给定一组合理的闭环函数T极点和S函数的部分零点，进行计算。直到得到符合要求的S函数；
S3.2.3.计算混合控制器5.5的传递函数C；
由步骤S3.2.1-S3.2.2得到的P函数、T函数和S函数，根据以下公式，求得C函数，
C＝T/PS；
S3.2.4.计算第一控制器5.5.1、第二控制器5.5.2和第三控制器5.5.3的分函数C1、C2和C3；
上述求得的C以解析式表示为：
C＝KK(s+b1)(s+b2)...(s+bm)/(s+a1)(s+a2)...(s+an)
式中KK常量，s为变量，ai(i＝1、2、…n)、bj(j＝1、2、…m)分别为极点和零点，n>m；
设:由C1、C3组成闭环回路的传递函数Cuv＝(s+a)/k(s-a),
C1＝k1(s+d)/(s+b),C3＝k2；
则有d＝a,k1＝1,k2＝k-1,b＝(-2k+1)a，其中k<1/2,k≠0；
C2＝k*kk(s+b1)(s+b2)...(s+bm)/(s+a)(s+a2)...(s+an)；
S3.2.5.搭建混合控制器；
C具有一个右半平面极点a,设a1＝-a,a>0,C为不稳定控制器，故搭建混合控制器：C1、C3组成闭环回路，实现C的不稳定部分，C2实现C的其余部分；
S3.2.6.混合控制器5.5对溴化锂制冷机1进行解析式混合控制；
混合控制器5.5根据出水温度给定值同出水温度传感器10的差值，用控制算法计算出有效的阀门开度值，控制电动调节阀6的开度，调节进入溴化锂制冷机1的乏汽量，直至冷水温度到达给定值并且***运行稳定。
实施例一：用于某核动力船溴化锂制冷机控制。50万大卡制冷机，乏汽压力0.16-0.45MPa,乏汽管道DN50，采用本控制方法实现如下。
S1.选择切换模式；
将选择开关5.1置于“自动”处；
S2.选择“自动”控制模式；
选择开关5.1置于“自动”处，逻辑运算器5.2根据乏汽压力传感器、乏汽温度传感器、进水温度传感器和出水温度传感器的信号，进行逻辑运算，判断当前***工况并自动输出信号：当乏汽量较小，压力小于0.16MPa，且变化较大，冷水温差值较大,大于5℃,且变化较大，***可能会出现不稳定状态时，将切换开关5.3切换至“混合控制器”；其他情况下，则将切换开关5.3切换至“PID控制器”；
S3.变结构控制；
S3.1.传统PID控制；
当步骤S2选择“PID控制器”时，由PID控制器5.4对溴化锂制冷机进行传统PID控制；
S3.2.解析式混合控制；
当步骤S2选择“混合控制器”时，由混合控制器5.5对溴化锂制冷机进行解析式混合控制；
S3.2.1.建立数学模型；
通过测试获得被控对象的数学模型，以分子解析式表示为：
P＝(s-2)/s(s-1)
S3.2.2.计算灵敏性函数S；
在稳定性条件和性能约束条件下，即||T||∞<4和||S||∞<4,获取具有最优灵敏性的S函数；
S3.2.2.1.给定一组合理的闭环函数T极点和S函数的部分零点。给定极点-1，-0.3，零点0，1；
S3.2.2.2.根据***性能指标要求，确定一组包括稳定性条件和性能约束条件的约束条件，作为插值条件；
S3.2.2.3.通过插值方法，求取S函数。即在D域内寻找一组闭环极点，在F域内寻找必须给定的S函数零点，使得Min||S||∞<4；
S＝s(s-1)(s+116.6)/(s+0.3)(s+1)(s+32.3)，||S||∞＝3.57<4,满足要求；
S3.2.2.4.求取T函数；
T＝(-82s2+126.6s+9.7)/(s+0.3)(s+1)(s+32.3)
||T||∞＝3.67<4，满足要求；
S3.2.3.计算混合控制器5.5的传递函数C；
由步骤S3.2.1-S3.2.2得到的P函数、T函数和S函数，根据以下公式，求得C函数，
C＝T/PS＝(-82s2+126.6s+9.7)/(s-2)(s+116.6)；
S3.2.4.计算第一控制器5.5.1、第二控制器5.5.2和第三控制器5.5.3的分函数C1、C2和C3；
设:由C1、C3组成闭环回路的传递函数Cuv＝(s+2)/0.3(s-2),
则有C1＝(s+2)/(s+0.8),C3＝-0.7；
C2＝(-24.6s2+38s+2.9)/(s+2)(s+116.6)；
S3.2.5.搭建混合控制器；
C具有一个右半平面极点2,C为不稳定控制器，故搭建混合控制器：C1、C3组成闭环回路，实现C的不稳定部分，C2实现C的其余部分；
S3.2.6.混合控制器5.5对溴化锂制冷机1进行解析式混合控制；
混合控制器5.5根据出水温度给定值同出水温度传感器10的差值，用控制算法计算出有效的阀门开度值，控制电动调节阀6的开度，调节进入溴化锂制冷机1的乏汽量，直至冷水温度到达给定值并且***运行稳定。
本说明书中未做详细描述的内容，属于本专业技术人员公知的现有技术。

Claims (2)

1.一种海洋核动力船用溴化锂制冷机变结构控制***，包括溴化锂制冷机(1)、乏汽管道(2)、冷水进口管(3)、冷水出口管(4)和可编程控制器(5)，其特征在于：乏汽管道(2)通过电动调节阀(6)与溴化锂制冷机(1)连接，乏汽管道(2)上设置有乏汽压力传感器(7)和乏汽温度传感器(8)，冷水进口管(3)上设置有进水温度传感器(9)，冷水出口管(4)上设置有出水温度传感器(10)，可编程控制器(5)包括选择开关(5.1)、逻辑运算器(5.2)、切换开关(5.3)、PID控制器(5.4)和混合控制器(5.5)，混合控制器(5.5)包括用于组成闭环控制的第一控制器(5.5.1)、第三控制器(5.5.3)和用于确保***稳定裕度和灵敏性的第二控制器(5.5.2)，PID控制器(5.4)的信号输入端和信号输出端、混合控制器(5.5)的信号输入端和信号输出端分别与切换开关(5.3)连接，乏汽压力传感器(7)、乏汽温度传感器(8)、进水温度传感器(9)和出水温度传感器(10)的信号输出端分别与逻辑运算器(5.2)的信号输入端连接，逻辑运算器(5.2)的信号输出端与切换开关(5.3)连接，电动调节阀(6)的控制信号输入端与切换开关(5.3)连接。
2.用权利要求1所述的控制***对海洋核动力船用溴化锂制冷机进行变结构控制的方法，包括以下步骤：
S1.选择切换模式；
将选择开关(5.1)置于“手动”或“自动”处；
S2.选择控制模式；
S2.1.手动选择；
选择开关(5.1)置于“手动”处，操作人员根据***工况和经验，将切换开关(5.3)置于“PID控制器”或“混合控制器”处；
S2.2.自动选择；
选择开关(5.1)置于“自动”处，逻辑运算器(5.2)根据乏汽压力传感器、乏汽温度传感器、进水温度传感器和出水温度传感器的信号，进行逻辑运算，判断当前***工况并自动输出信号：当乏汽量较小且变化较大，冷水温差值较大且变化较大，***可能会出现不稳定状态时，将切换开关(5.3)切换至“混合控制器”；其他情况下，则将切换开关(5.3)切换至“PID控制器”；
S3.变结构控制；
S3.1.传统PID控制；
当步骤S2选择“PID控制器”时，由PID控制器(5.4)对溴化锂制冷机进行传统PID控制；
S3.2.解析式混合控制；
当步骤S2选择“混合控制器”时，由混合控制器(5.5)对溴化锂制冷机进行解析式混合控制；
S3.2.1.建立数学模型；
通过测试获得被控对象的数学模型，以分子解析式表示为：
P＝Kp(s+e1)(s+e2)…(s+eg)/(s+f1)(s+f2)…(s+fh)
式中：h>g，ei(i＝1、2、…g)为零点，fj(j＝1、2、…h)为极点，kp为比例系数，均为无量纲系数，P的输入函数为阀门开度函数，输出函数为冷水出口温度函数；
S3.2.2.计算灵敏性函数S；
在稳定性条件和性能约束条件下，获取具有最优灵敏性的S函数；
S3.2.2.1.给定一组合理的闭环函数T极点和S函数的部分零点，T与S互为补函数，T＝1-S，T直接影响***的稳定性，S直接影响***的灵敏性，两者相互制约；
S3.2.2.2.根据***性能指标要求，确定一组包括稳定性条件和性能约束条件的约束条件，作为插值条件；
S3.2.2.3.通过插值方法，求取S函数，即在D域内寻找一组闭环极点，在F域内寻找必须给定的S函数零点，使得Min||S||∞<q；
S3.2.2.4.求取T函数；T＝1-S，计算||T||∞值，是否满足要求,若不满足要求，则返回到步骤S3.2.2.1，重新给定一组合理的闭环函数T极点和S函数的部分零点，进行计算，直到得到符合要求的S函数；
S3.2.3.计算混合控制器(5.5)的传递函数C；
由步骤S3.2.1-S3.2.2得到的P函数、T函数和S函数，根据以下公式，求得C函数，
C＝T/PS；
S3.2.4.计算第一控制器(5.5.1)、第二控制器(5.5.2)和第三控制器(5.5.3)的分函数C1、C2和C3；
上述求得的C以解析式表示为：
C＝KK(s+b1)(s+b2)...(s+bm)/(s+a1)(s+a2)...(s+an)
式中KK常量，s为变量，ai(i＝1、2、…n)、bj(j＝1、2、…m)分别为极点和零点，n>m；
设:由C1、C3组成闭环回路的传递函数Cuv＝(s+a)/k(s-a),
C1＝k1(s+d)/(s+b),C3＝k2；
则有d＝a,k1＝1,k2＝k-1,b＝(-2k+1)a，其中k<1/2,k≠0；
C2＝k*kk(s+b1)(s+b2)...(s+bm)/(s+a)(s+a2)...(s+an)；
S3.2.5.搭建混合控制器；
C具有一个右半平面极点a,设a1＝-a,a>0,C为不稳定控制器，故搭建混合控制器：C1、C3组成闭环回路，实现C的不稳定部分，C2实现C的其余部分；
S3.2.6.混合控制器(5.5)对溴化锂制冷机(1)进行解析式混合控制；
混合控制器(5.5)根据出水温度给定值同出水温度传感器(10)的差值，用控制算法计算出有效的阀门开度值，控制电动调节阀(6)的开度，调节进入溴化锂制冷机(1)的乏汽量，直至冷水温度到达给定值并且***运行稳定。
CN202010624399.6A 2020-06-30 2020-06-30 海洋核动力船用溴化锂制冷机变结构控制***和控制方法 Active CN111735228B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010624399.6A CN111735228B (zh) 2020-06-30 2020-06-30 海洋核动力船用溴化锂制冷机变结构控制***和控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010624399.6A CN111735228B (zh) 2020-06-30 2020-06-30 海洋核动力船用溴化锂制冷机变结构控制***和控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111735228A CN111735228A (zh) 2020-10-02
CN111735228B true CN111735228B (zh) 2021-10-15

Family

ID=72652382

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010624399.6A Active CN111735228B (zh) 2020-06-30 2020-06-30 海洋核动力船用溴化锂制冷机变结构控制***和控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111735228B (zh)

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN203532056U (zh) * 2013-10-31 2014-04-09 江苏海事职业技术学院 燃气轮机数据采集监控***
CN104390323B (zh) * 2014-12-08 2017-02-22 中国建筑设计咨询有限公司 一种空调***的温差电动调节阀及其温差控制方法
CN104777746B (zh) * 2015-04-09 2017-08-11 长春理工大学 一种增强型的增益鲁棒分数阶pid控制器参数整定方法
CN104792079B (zh) * 2015-04-10 2017-03-08 柳州职业技术学院 一种蒸汽型溴化锂吸收式冷水机组的温度闭环控制方法
CN108644599B (zh) * 2018-04-09 2020-12-25 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 一种海洋核动力平台滑油控制***及控制方法
CN109318905B (zh) * 2018-08-22 2020-06-09 江苏大学 一种智能汽车路径跟踪混合控制方法
CN110161859A (zh) * 2019-05-28 2019-08-23 武汉理工大学 一种船用余热综合利用***自适应控制器及方法
CN110286687A (zh) * 2019-06-03 2019-09-27 哈尔滨工程大学 一种海浪对水下机器人扰动评估装置及方法
CN110543175A (zh) * 2019-09-09 2019-12-06 中国科学技术大学 非道路移动污染源监测激光雷达的动态混合跟踪控制方法
CN111061221B (zh) * 2019-12-16 2021-06-04 常州工学院 一种磁悬浮电主轴自适应混合控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111735228A (zh) 2020-10-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107878445B (zh) 一种考虑电池性能衰减的混合动力汽车能量优化管理方法
CN110070213B (zh) 一种电-气综合能源***的日前调度方法
CN110518645B (zh) 基于helm灵敏度计算的配电网无功优化方法
CN108444201B (zh) 一种基于负荷动态变化的冷库温度前馈-模糊控制***及控制方法
CN109149607B (zh) 一种三相不平衡补偿控制***及控制方法
CN114547894A (zh) 面向区域综合能源***的碳排放流计算方法及装置
CN107415730A (zh) 一种车用燃料电池电源***的功率控制方法
CN110739702A (zh) 基于helm的配电网电压对变压器变比灵敏度计算方法
CN111735228B (zh) 海洋核动力船用溴化锂制冷机变结构控制***和控制方法
Qiong et al. Design and implementation of irrigation water saving control system based on WSN
CA3030052A1 (en) Variable power motor
CN204715464U (zh) 智能恒压供水控制***
CN105226925B (zh) 一种反激式单相逆变器及其控制方法
Peng et al. The variable frequency and speed regulation constant pressure water supply system based on PLC and fuzzy control
CN111799802B (zh) 基于线性组合的潮流方程线性化方法
Zhang et al. Optimization of SOC fractional PID control parameters for solid oxide battery based on improved firefly algorithm
CN108964063B (zh) 一种电力***潮流计算中非标准变比变压器的建模方法
CN111711366A (zh) 一种双主动全桥dc-dc变换器的模糊控制方法
Li Research on energy saving control of building central air conditioning based on neural network
CN110957737A (zh) 一种用于500kV统一潮流控制器的五端功率注入建模方法
CN104713284A (zh) 一种电缆冷却***及其控制方法
CN204517489U (zh) 远控智能燃气表的双电源供电电路
CN203705848U (zh) 一种复合控制型电力***稳定器
CN203812709U (zh) 能耗跟踪式节能变电装置
Li et al. Energy saving and system performance-an art of trade-off for controller design

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant