Diseño de un Sistema de Enfriamiento de Turbina de Gas Basado en un Algoritmo de Optimización de Araña Saltadora Mejorado
Autores: Li, Tianyi; Liu, Yanmei; Chen, Zhen
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Diseño de un Sistema de Enfriamiento de Turbina de Gas Basado en un Algoritmo de Optimización de Araña Saltadora Mejorado
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Sistema de enfriamiento de turbinas de gas
Desacoplador
Regulador
Identificación de sistemas
Algoritmo de optimización de arañas saltadoras
Simulación de sistemas de control.
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
El sistema de enfriamiento de la turbina de gas es un sistema MIMO complejo con un fuerte acoplamiento, no lineal, variable en el tiempo y con una gran amplitud de perturbación. Con el fin de controlar automáticamente el flujo objetivo, la temperatura objetivo y la presión de la tubería, en este documento se diseñan el desacoplador y el regulador de un sistema de enfriamiento de turbina de gas. En primer lugar, se analiza el principio de funcionamiento de un sistema de enfriamiento de turbina de gas y el acoplamiento entre las variables controladas del sistema. El desacoplador del sistema se diseña utilizando el método de desacoplamiento de matriz diagonal. Se construyen los modelos de función de transferencia del sistema acoplado a través de la identificación del sistema, y se calcula la matriz de desacoplamiento del sistema de acuerdo con el método de desacoplamiento de matriz diagonal y los modelos de función de transferencia. Luego, se construye el modelo de simulación del sistema de control de enfriamiento del motor y se propone un algoritmo mejorado de optimización de araña saltadora. Los parámetros del controlador se optimizan mediante el algoritmo mejorado de optimización de araña saltadora. Finalmente, se realiza la simulación del sistema de control y se compara con el algoritmo de optimización de araña saltadora y el algoritmo de optimización por enjambre de partículas. Los resultados de la simulación muestran que el algoritmo mejorado de optimización de araña saltadora es más adecuado para el sistema de enfriamiento de motor no lineal de fuerte acoplamiento multivariable. Para el control de flujo y presión, se reducen el tiempo transitorio y el sobreimpulso, y el error en estado estacionario es inferior al 1%. Para el control de temperatura, el resultado del algoritmo mejorado de optimización de araña saltadora es más suave, sin sobreimpulso, y casi no supera la temperatura de entrada de agua establecida. Se han mejorado el sobreimpulso, los errores en estado estacionario y el tiempo transitorio del sistema, lo que demuestra la viabilidad y la importancia del algoritmo mejorado de optimización de araña saltadora al comparar el rendimiento de control y el tiempo de optimización.
Descripción
El sistema de enfriamiento de la turbina de gas es un sistema MIMO complejo con un fuerte acoplamiento, no lineal, variable en el tiempo y con una gran amplitud de perturbación. Con el fin de controlar automáticamente el flujo objetivo, la temperatura objetivo y la presión de la tubería, en este documento se diseñan el desacoplador y el regulador de un sistema de enfriamiento de turbina de gas. En primer lugar, se analiza el principio de funcionamiento de un sistema de enfriamiento de turbina de gas y el acoplamiento entre las variables controladas del sistema. El desacoplador del sistema se diseña utilizando el método de desacoplamiento de matriz diagonal. Se construyen los modelos de función de transferencia del sistema acoplado a través de la identificación del sistema, y se calcula la matriz de desacoplamiento del sistema de acuerdo con el método de desacoplamiento de matriz diagonal y los modelos de función de transferencia. Luego, se construye el modelo de simulación del sistema de control de enfriamiento del motor y se propone un algoritmo mejorado de optimización de araña saltadora. Los parámetros del controlador se optimizan mediante el algoritmo mejorado de optimización de araña saltadora. Finalmente, se realiza la simulación del sistema de control y se compara con el algoritmo de optimización de araña saltadora y el algoritmo de optimización por enjambre de partículas. Los resultados de la simulación muestran que el algoritmo mejorado de optimización de araña saltadora es más adecuado para el sistema de enfriamiento de motor no lineal de fuerte acoplamiento multivariable. Para el control de flujo y presión, se reducen el tiempo transitorio y el sobreimpulso, y el error en estado estacionario es inferior al 1%. Para el control de temperatura, el resultado del algoritmo mejorado de optimización de araña saltadora es más suave, sin sobreimpulso, y casi no supera la temperatura de entrada de agua establecida. Se han mejorado el sobreimpulso, los errores en estado estacionario y el tiempo transitorio del sistema, lo que demuestra la viabilidad y la importancia del algoritmo mejorado de optimización de araña saltadora al comparar el rendimiento de control y el tiempo de optimización.