文献综述（或调研报告）：
国内针对重型燃气轮机的控制策略的研究相对较少，国外的燃气轮机控制技术历经50多年的发展，分为机械液压控制、模拟电子控制与全数字电子式控制系统三个标志式阶段[1],目前，燃气轮机控制系统主要由GE公司的MARK系列、三菱公司的DIASYS Netmation系统和西门子公司的TELEPERM XP系列为主要代表[2-3]。
GE公司最新一代的控制系统为MARK-VIe控制系统，采用三冗余结构，保证机组运行的安全性。主要的控制子系统为启动控制、转速控制、加速度限制控制，排气温度控制和极限压比控制等[4-7]。西门子公司的TELEPERM XP分散控制系统，主要的控制策略为燃气轮机的转速、负荷控制，启动点火控制，排气温度控制，阀位控制、燃料量计算、燃烧模式切换等[8]。本次课题相关的三菱重工所制造的重型燃气轮机主要的控制系统为Diasys Netmation控制系统，主要控制逻辑为负荷自动调节、速度控制、防喘振控制、燃料限制控制、排气温度控制、进口导叶控制和燃烧室旁通阀控制等，其微型控制器采用双冗余结构，搭配其多种高限与低限报警系统，可靠性较强[9-11]。
对于燃气轮机的控制系统一般采用PID控制算法，转速、排气温度、叶片通流温度、负荷等闭环控制系统分别输出燃料量信号，通过最小选择门与对于空载工况燃料最小值进行限制，以防负荷变动时发生熄火，最后输出燃料阀开度指令[11]。PID控制相对简单，易于工程调整。但是随着燃气轮机的复杂性逐渐增加及现代控制理论的发展，燃气轮机的控制变量由原先的燃料量单一控制逐渐演变到多变量协调控制[1]且燃气轮机模型的非线性及不精确性等因素[12-13]，使得燃气轮机在经济、环保与联合循环中的PID控制效果有很大的优化空间。
刘尚明博士[14]综合重型燃气轮机发展及各国的先进燃气轮机发展计划指出燃气轮机的发展趋势是利用先进的控制算法和测量手段，改进控制算法，同时降低成本，优化污染物的排放。对于现代控制算法诸如模糊控制、预测控制等用于燃气轮机及其联合循环的优化控制研究正成为当下研究的热点。
Mayne[15]等人单纯从数学理论上，通过李雅普诺夫稳定性判据，证明了预测控制满足渐近稳定的充分条件及约束，使之能够逐渐应用到工程中来。Hogg[16]等人使用广义预测控制的方法控制燃料量，对联合循环电厂中锅炉过热汽压力进行有效控制，控制效果比PI控制器更为稳定。但燃气轮机属于复杂的多变量（MIMO）系统，单变量的控制策略相对简单。魏静[17]等人针对GPC中计算复杂且控制量波动变化等问题，对于GPC算法进行简化，针对燃气轮机转速控制系统，引入控制量的阶梯式控制约束，辨识100%、80%、50%负荷的多个模型，提出了一种易于工程实现的多模型GPC控制，但是其控制器仅仅考虑到转速的控制，将排气温度作为限制条件限制输出，难以达到精确的排气温度响应效果。
Swathi Surendran[18]等人将工业过程控制中的模型预测控制方法用于实验室内燃气轮机，基于其简单的FOPDT的传递函数经验模型，设计了具体的PI和MPC控制器，与传统的PI控制器相比较，MPC策略在更短的响应时间内波动更小,但是其控制策略对于大型复杂的重型燃气轮机不能很好的适应全工况。Thiago S. Pires[19]等人将化工厂中非线性第一原理模型应用于燃气轮机控制，使用多变量模型预测控制策略，对运行状况出现波动（如甩负荷）时燃机的转速与排气温度进行控制，同时优化氮氧化物的排放，在优化过程达到排放量最小化，结果表明，在负荷变动时，其控制策略改善了调节能力，同时降低了NOx排放。Kim.J.S[20]等人应用模型预测控制方法对于166MW重型燃气轮机的频率与温度进行优化控制，通过在有限元上应用正交配置来将动态问题转换为代数方程，该代数方程可以作为非线性规划（NLP）问题来求解，同时对于约束也进行了同样的正交有限元数值分析法，该方法对于频率出现较大波动时，具有更好的控制效果，但是控制算法较为复杂，工程应用难度较大。陈柯言[21]等使用转速PID控制作为底层控制结构，IGV动态矩阵控制器作为上层优化结构，优化排气温度，相比PID控制器，对于空气流量与排气温度控制质量更高。但是控制效果受制于转速PID控制器，随着负荷的升高，系统的稳定性下降，且对于燃气流量的控制过程中，变化幅度过大，仍然会出现温度超调的控制问题。
本课题参照三菱Diasys Netmation控制系统，设计与搭建工业控制逻辑，此外，M251S燃气轮机一般以联合循环的方式工作，因此，对于排气温度与机组负荷都有更高的控制要求，一方面为了保证排气温度能够接近于余热锅炉的最佳设计温度工作点，保证锅炉与汽轮机稳定高效地运行，同时能够使得负荷能够快速跟踪与响应负荷指令的变化，提高整个联合循环的热效率。本课题对模型预测控制算法进行研究，设计重型燃气轮机的控制结构和排气温度与负荷的动态矩阵预测算法控制器。
参考文献：
[1]吴石贤.燃气轮机控制系统概况[J].发电设备,2003,2:56-58.
以上是毕业论文文献综述，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
