《热动力系统建模与控制的若干问题》求取 ⇩

第一章绪论1

1.1 数学模型与仿真是21世纪的关键技术之1

1.2 热力系统动态学将成为一门新兴学科2

1.2.1 技术发展提出的要求2

1.2.2 热力系统动态学是学科的交叉4

1.2.3 热力系统动态学的主要内容4

1.3 有关建模复杂性的考虑7

1.3.1 建模的层位问题7

1.3.2 简单→复杂→简单8

1.4 本书主要内容10

第二章热动力系统的数学模型12

2.1 几类简化系统的状态空间数学模型12

2.1.1 热力系统12

2.1.2 气动系统14

2.1.3 液压系统16

2.1.4 机械系统20

2.1.5 机电系统21

2.2 组合系统的状态空间表达式与热动力系统及其调节器的表达式22

2.2.1 组合系统的状态空间表达式22

2.2.2 热动力系统及其调节器的表达式24

2.3.1 多变量机械系统27

2.3 多变量系统与传递矩阵27

2.3.2 多变量热力系统28

2.3.3 多变量压缩机系统29

2.4 用于分析燃气轮机动态特性的回热器方程30

2.4.1 基本假定30

2.4.2 沿回热器行程温度按线性分布时的微分方程组31

2.4.3 用两段折线来近似温度分布计算模型33

2.4.4 作为分布参数的对象来处理的计算模型35

2.4.5 工程近似37

2.4.6 小结与实例38

2.5.1 引言39

2.5 燃气轮机的气道不稳定热交换动态方程39

2.5.2 微分方程的建立40

2.5.3 两个考虑的比较和简化方法44

2.6 蒸汽轮机的数学模型45

2.6.1 发电用凝汽式蒸汽轮机的数学模型及其动态分析45

2.6.2 中间再热式汽轮发电机组的数学模型和动态分析53

2.7 单轴燃气轮机的数学模型56

2.7.1 各部件的特性曲线及单轴燃气轮机整体特性57

2.7.2 单轴燃气轮机的动态数学模型63

2.8 分轴燃气轮机的数学模型与动态分析70

2.8.1 分轴燃气轮机的静态特性分析70

2.8.2 分轴燃气轮机的状态空间数学模型72

2.8.3 分轴燃气轮机的动态分析76

第三章数学模型的简化80

3.1 简化的目的80

3.2 模态分析和模型简化80

3.3 实例分析——航机舰用燃气轮机推进系统的模型简化83

3.3.1 系统的数学模型83

3.3.2 系统的模态分析与灵敏度分析84

3.4.1 引言87

3.4.2 方法提出的思路87

3.4 分析燃气轮机动态特性的“主导因素法”87

3.4.3 用“主导因素法”简化模型的步骤及应用范围90

第四章非线性与非稳态的处理92

4.1 大扰动问题的提出92

4.1.1 一般的线性化问题92

4.1.2 大扰动的特殊情况94

4.2 以非稳态工况为起点的分段线性化方法95

4.2.1 三轴燃气轮机的状态空间数学模型95

4.2.2 计算方法100

4.2.3 计算结果与小结101

5.1 引言103

5.2 长输气管线动态特性的解析分析及其工程应用103

第五章分布参数系统的处理103

5.2.1 管道中气体运动偏微分方程的建立104

5.2.2 用分离变量法解定解问题105

5.2.3 工程简化109

5.2.4 传递函数及按过渡过程的拟合113

5.2.5 几点讨论118

5.3 管式换热器数学模型的简化及解析求解方法122

5.3.1 管式换热器数学模型122

5.3.2 单相受热管的传递函数简化方法123

5.3.3 针对沸腾床埋管分布参数模型简化的积分平均法127

5.3.4 常压沸腾炉空气埋管动态计算的一种解析方法135

5.3.5 管式换热器动态特性计算的半解析解方法139

5.3.6 双流管式换热器的数值－解析混合仿真方法145

5.4 本章小结150

第六章模块化建模152

6.1 为什么要模块化建模152

6.2 大系统的模块化分解153

6.3 模块的数学模型156

6.3.1 有关阻力和流量之间的关系156

6.3.2 转子部件数学模型157

6.3.3 换热器部件数学模型161

6.3.4 管道部件数学模型165

6.3.5 催化剂再生器部件数学模型166

6.3.6 锅炉炉膛及汽包蒸发系统数学模型167

6.3.7 阀门部件数学模型171

6.4 子模型的综合与求解173

6.4.1 模块模型的数据结构173

6.4.2 系统结构矩阵174

6.4.3 数据通讯模型175

6.4.4 控制对象线性模型综合与求解176

6.4.5 控制对象非线性模型综合与求解186

6.5 实例分析191

6.5.1 燃气－蒸汽联合循环系统动态特性仿真结果及分析191

6.5.2 注蒸汽燃气轮机系统动态特性分析196

7.1.1 引言201

第七章两种特殊动力设备的数学模型201

7.1 循环流化床锅炉数学模型201

7.1.2 流化床锅炉的数学模型与仿真202

7.1.3 清华大学循环流化床数学模型203

7.1.4 循环流化床锅炉燃烧系统子模型211

7.1.5 燃烧系统数学模型的求解228

7.1.6 几种运行情况的仿真及分析229

7.2 超高增压发动机系统的数学模型和动、静态特性分析239

7.2.1 引言239

7.2.2 超高增压发动机系统数学模型的建立240

7.2.3 数学模型的静态校核244

7.2.4 超高增压发动机系统的动态性能仿真251

第八章用伪随机信号对热动力系统的辨识259

8.1 系统的脉冲响应259

8.2 自相关函数与互相关函数260

8.2.1 自相关函数与互相关函数的定义260

8.2.2 利用试验信号识别系统262

8.3 用伪随机二进制信号辨识系统263

8.4 功率谱与功率谱密度函数265

8.5 由频率特性拟合传递函数的Levy方法268

8.6.1 单轴燃气轮机的辨识270

8.6 实例分析270

8.6.2 车用分轴燃气轮机的辨识278

8.6.3 关于闭环辨识286

第九章热动力系统的控制289

9.1 热动力系统的状态反馈——当量与反当量环节289

9.1.1 概述289

9.1.2 回热器的当量环节与反当量环节290

9.1.3 气道热交换对系统动态的影响292

9.1.4 回热器影响的校正295

9.1.5 分轴燃气轮机的状态反馈297

9.2 热动力系统的解耦控制300

9.2.1 热动力系统的状态方程与传递函数300

9.2.2 用频域法中的准优势法设计解耦器301

9.2.3 实例分析——有可调喷嘴分轴燃气轮机的解耦控制304

9.3 单元抽汽供热机组的协调控制310

9.3.1 概述310

9.3.2 单元机组及单元抽汽供热机组的协调控制的基本原理311

9.3.3 单元供热机组运行特点与控制方法的选用315

9.3.4 单元抽汽供热机组的动态数学模型316

9.3.5 单元抽汽供热机组的协调控制设计方法318

9.3.6 带时延环节抽汽机组协调控制系统的设计323

9.4 发动机最小加速时间控制327

9.4.1 最小时间加速燃油控制规律的设计327

9.4.2 加速控制系统的参数整定331

9.4.3 加速控制规律的混合仿真333

9.5 超高增压柴油机系统的控制336

9.5.1 普通柴油机的控制336

9.5.2 超高增压发动机的控制特点337

9.5.3 一个控制方案339

9.5.4 新的控制方案340

9.5.5 闭环动态仿真341

9.6 小型热电联供装置的模糊控制344

9.6.1 概述344

9.6.2 应用实例——小型汽轮机与锅炉的协调模糊控制347

9.7.1 部分状态反馈线性二次型控制器352

9.7 航机舰用燃气轮机推进系统的最优控制——线性二次型控制器352

9.7.2 线性二次型PI控制器354

第十章汽轮机转子“复频法”建模与机组运行寿命管理359

10.1 概述359

10.2 汽轮机转子热应力的“复频法”建模361

10.2.1 汽轮机转子体非稳定热传导的数学描述361

10.2.2 蒸汽温升率引起的转子体全温差362

10.2.3 转子体全温差引起的转子内、外表面热应力363

10.2.4 模型的求解364

10.2.5 数字仿真算法366

10.3 模型简化371

10.4 换热系数及物性参数变化的影响373

10.4.1 几种典型组合的零、极点分析376

10.4.2 放热系数的影响378

10.4.3 物性参数的影响379

10.4.4 热应力集中系数的影响382

10.4.5 机组启动实例的数字仿真384

10.5 大型汽轮机转子动态热应力的数学模型389

10.5.1 控制方程389

10.5.2 数学模型的建立390

10.5.3 仿真算例与分析393

10.6 转子寿命管理系统的构建397