[发明专利]燃气轮机负荷调节性能的多变量受限广义预测控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高燃气轮机负荷调节性能的多变量受限广义预测控制方法，属于热工自动控制技术领域。

背景技术

随着国家“节能减排”政策的进一步实施，火力发电机组的发电成本日趋提高，而燃气轮机及其联合循环机组具有高效率、高灵活性、低排放、建设周期短、资金花费少等一系列的优点，成为代替火电机组的首选。目前，大多数的联合循环机组承担着电网调峰任务，其负荷指令波动较大，但是，新制定的联合循环机组升、降负荷速率指标为5％Pe/min，常规的PID负荷控制回路难以达到新制定的考核标准要求。因此，采用先进的控制策略对新制定的负荷控制系统进行改进具有特别重要的意义。

我们知道，预测控制是在过程控制工业中最具有应用价值的先进控制策略之一，通过求解丢番图方程等一系列递推公式，并对输入输出量进行约束，应用于联合循环机组中，具有良好的应用前景。

因此，为了提高联合循环负荷调节性能以及对外供热蒸汽品质，研究先进的控制策略是当前急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是克服常规的PID负荷控制回路难以达到燃气轮机及其联合循环机组新制定的考核标准要求的问题。本发明的燃气轮机负荷调节性能的多变量受限广义预测控制方法，将广义预测控制算法策略引入燃气蒸汽联合循环机组负荷控制系统，对燃气蒸汽联合循环机组负荷控制系统进行调节，使机组实发功率能够尽快地跟踪AGC指令，达到新制定的考核标准要求，同时减缓汽轮机主蒸汽压力波动幅度，提高对外供热蒸汽品质，具有良好的应用前景。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种燃气轮机负荷调节性能的多变量受限广义预测控制方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤(1)，建立以燃气轮机的燃料阀开度、汽轮机入口调节阀开度为输入，机组实发功率、汽机主蒸汽压力为输出的2×2矩阵的被控对象模型；

步骤(2)，根据建立的被控对象的纯延迟时间，确定预测时域长度N_p，控制时域长度M，采样时间Ts，误差权重矩阵Q、控制加权矩阵R为2×2的对角矩阵；

步骤(3)，由被控对象的传递函数模型离散化成CARIMA模型，如公式(1)所示，

$\left\{\begin{array}{c}{A}_1\left(z^{-1}\right)PW\left(k\right)=B_{11}\left(z^{-1}\right)U_1\left(k\right)+B_{12}\left(z^{-1}\right)U_2\left(k\right)+{\mathrm{\ξ}}_1\left(k\right)\\ A_2\left(z^{-1}\right)TP\left(k\right)=B_{21}\left(z^{-1}\right)U_1\left(k\right)+B_{22}\left(z^{-1}\right)U_2\left(k\right)+{\mathrm{\ξ}}_2\left(k\right)\end{array}\right.---\left(1\right),$