[发明专利]整体气化联合循环功率发生的模型预测控制系统和方法

权利要求书

1.一种用于整体气化联合循环(IGCC)功率发生装置的控制系统，所述系统包括：

传感器套件，其联接成感测指示装置参数的多个信号；

估计器，其联接成接收由所述传感器套件感测到的装置参数中的至少一些，以及估计至少另一个装置参数；

动态模型，其联接到所述估计器和/或传感器套件上，以接收感测和/或估计的装置参数，以及产生对预测时间范围内的装置性能的预测；

控制器，其联接到所述动态模型上，以处理对装置性能的预测，以及服从所述装置的一个或多个约束而确定IGCC装置在控制时间范围内的控制策略，其中，所述控制策略包括用以达到跟踪目标的控制功能性，并且进一步包括用以达到优化目标的控制功能性，其中，所述控制策略配置成基于座标转换而使所述跟踪目标优先于所述优化目标；以及

多个装置控制旋钮，根据所确定的控制策略来设定所述多个装置控制旋钮，以产生一系列协调的多变量控制输入，所述协调的多变量控制输入配置成服从线性变换产生的优先次序而达到所述跟踪目标以及达到所述优化目标。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，使所述跟踪目标优先于所述优化目标的座标转换包括准正交投影，其中，指示所述优化目标的向量投影在与指示所述跟踪目标的向量准正交的子空间上。

3.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，使所述跟踪目标优先于所述优化目标的座标转换包括正交投影，其中，指示所述优化目标的向量投影在与指示所述跟踪目标的向量正交的子空间上。

4.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述控制器确定所述控制策略包括确定在所述控制时间范围内的所述一系列多变量控制输入。

5.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，响应于在所述控制时间范围内影响所述装置的至少一个运行变化而动态地调节由所述控制器确定的控制策略。

6.根据权利要求5所述的控制系统，其特征在于，影响所述装置的所述至少一个运行变化选自下者组成的组：所述装置的运行模式在所述控制时间范围内的变化、基于瞬时载荷和/或在所述控制时间范围内的功率生产量差异的变化、基于在所述控制时间范围内在所述装置的气化器中使用不同类型的燃料或燃料混合物的变化，以及所述变化中的至少两个的组合在所述控制时间范围内引起的变化。

7.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于，基于优化算法来确定所述一系列控制输入，该优化算法配置成确定用以达到所述跟踪目标的控制功能性，并且进一步配置成服从所述正交投影产生的优先次序而确定用以达到所述优化目标的控制功能性，其中，仅当在达到所述跟踪目标之后在所述控制输入中存在至少一个多余自由度时，才可获得用以达到所述优化目标的控制功能性，并且所述至少一个多余自由度被确定对所述跟踪目标没有影响。

8.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，基于优化算法来确定所述一系列控制输入，该优化算法配置成确定用以达到所述跟踪目标的控制功能性，并且进一步配置成服从所述准正交投影产生的优先次序而确定用以达到所述优化目标的控制功能性，其中，当所述控制输入中存在至少一个多余自由度时，可获得用以达到所述优化目标的控制功能性，并且所述至少一个多余自由度被确定基于所述投影的准正交度而对所述跟踪目标具有预先限定的影响。

9.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，基于优化算法来确定所述一系列控制输入，该优化算法包括指示关于所述跟踪目标和所述优化目标的相应惩罚的相应权重。

10.根据权利要求9所述的控制系统，其特征在一地，所述相应权重基于所述装置的当前运行模式，并且进一步基于装置在所述预测时间范围内的未来运行模式。

11.根据权利要求10所述的控制系统，其特征在于，基于所述装置的运行模式在所述预测时间范围内的预期未来变化来调节所述相应权重。

12.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述动态模型包括所述装置的气化区段的降阶动态模型。

13.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述估计器包括扩展卡尔曼滤波器。