摘要：大容量，高参数，高效率作为火电机的发展放向，因此自控系统也变得越来越复杂，越来越精密。在热过程中，大多数热物体可以看做过程缓慢的时变系统。对于多变量的系统，多变的参数使得系统具有不确定性和强耦合性。这使得难以建立精确的数学模型，因此具有固定参数的PID控制器不能适应日益高的生产控制要求。

作为现代控制理论的重要成果之一，状态观测器可以根据被控对象的模型，在系统运行过程中重构出新的状态变量，这使得在状态反馈控制中有了实际依据，能在高阶系统状态中进行测量。同时，由于主蒸汽温度控制系统具有较大的延迟和较大的惯性，因此难以通过传统的控制方法获得更好的控制效果。如果状态观察者可以重建其各种状态变量，则配置极点和状态反馈，那么实施控制显然是一种实用的控制解决方案。

本文以火电机组汽温控制为研究对象。在研究状态反馈控制理论的基础上，建立三阶状态反馈控制模型，通过MATLAB软件对其动态特性和可靠性性能进行研究。通过实验结果证明，带有状态观测器的状态反馈系统比直接状态反馈的反馈系统图像更加稳定，图像更加平稳，稳定性更强，且具有较强的抗干扰能力。

关键词：状态反馈控制  状态观测器  火电机组汽温控制 

目录

摘要

abstract

1. 绪论-1 

1.1 研究背景-1

1.2 国内外研究现状-2

1.3 本文研究的内容-2

2. 基于状态反馈控制系统的理论基础-3

2.1 线性系统基本理论-3

2.2 状态反馈与极点配置-5

2.2.1 状态反馈的定义及其性质-5

2.2.2 极点配置-6

2.2.2.1 关于极点配置的方法-6

2.2.2.2 极点配置算法-6

2.2.2.3 系统镇定问题-6

2.3 状态观测器设计-6

2.3.1设计原因-6

2.3.2 设计思想-7

2.3.3 状态观测器存在的条件-7

2.3.4 基于全维观测器的状态反馈系统-7

2.4 应用举例-8

3. 大型火电机组状态反馈控制系统设计-9

3.1 火电厂热工控制系统的组成和特点-9

3.2 火力发电厂的生产流程-9

3.3 基于状态反馈三阶控制系统设计-11

3.3.1 控制对象动态特性分析-11

3.3.2 系统动态特性仿真分析-12

3.3.3 基于状态反馈三阶控制系统建模-13

3.4 对单位负反馈控制系统PID参数整定-14

3.5 基于状态反馈控制系统的性能分析-15

3.5.1 含状态反馈系统与不含状态反馈系统对比-15

3.5.2 带有状态观测器反馈系统与直接状态反馈系统-17

3.5.3 可靠性分析-19

总结-22

参考文献-23

致谢-24