[发明专利]基于导前扰动模型的亚临界机组协调预测函数控制算法

说明书

本发明公开了一种基于导前扰动模型的亚临界机组协调预测函数控制算法。常规PID控制系统很难兼顾到负荷的快速性和压力的稳定性，协调控制系统品质有待提高。本发明将预测函数控制应用于亚临界单元机组协调控制系统的压力闭环回路，形成预测函数控制系统，所述的压力闭环回路带有迟延惯性环节；亚临界单元机组协调控制系统的负荷闭环回路采用PID控制，负荷指令对煤量前馈系统采用基准线加微分的方式；将实际汽机调门指令作为扰动信号源，根据预测函数控制系统的预测模型获得最优控制律；在最优控制律的基础上进行简化，得到简化的最优控制律。本发明提高了亚临界机组协调系统的控制品质，兼顾了负荷的快速性和压力的稳定性。

技术领域

本发明涉及亚临界火电机组协调控制系统的控制，具体地说是一种基于导前扰动模型的亚临界机组协调预测函数控制算法。

背景技术

大型亚临界火电机组协调控制系统为具有强耦合的双输入双输出系统，锅炉、汽轮机系统可在给定的工况点下简化为一个具有强耦合的双输入双输出系统，压力控制对象具有大迟延、大惯性和时变性，响应较慢，负荷控制对象具有快速性，它们之间具有很强的耦合性，构成了一个相互矛盾的统一。

在火电机组协调控制系统的协调控制中，控制对象的数学模型具有强耦合特性，常规PID控制系统很难兼顾到负荷的快速性和压力的稳定性，协调控制系统品质有待提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种基于导前扰动模型的亚临界机组协调预测函数控制算法，以有效缓解锅炉和汽轮机之间的耦合作用，保证预测控制系统具有较强的鲁棒性；提高亚临界机组协调控制系统的控制品质，兼顾负荷的快速性和压力的稳定性。

为此，本发明采用如下的技术方案：基于导前扰动模型的亚临界机组协调预测函数控制算法，包括如下步骤：

1)将预测函数控制应用于亚临界单元机组协调控制系统的压力闭环回路，形成预测函数控制系统，所述的压力闭环回路带有迟延惯性环节；亚临界单元机组协调控制系统的负荷闭环回路采用PID控制，负荷指令对煤量前馈系统采用基准线加微分的方式；

2)将实际汽机调门指令作为扰动信号源，超前作用于预测函数控制系统，根据预测函数控制系统的预测模型获得最优控制律；

3)在最优控制律的基础上进行简化，将指数系数简化为乘数系数，将预测时域优化长度简化为预测调整系数，得到简化的最优控制律。

本发明通过调整预测调整系数实现对亚临界机组协调对象的优化控制。将本发明的算法应用于亚临界机组协调控制系统，控制效果证明了该算法的优良性能。

基于该算法设计出的预测函数控制系统结构简单，参数调整方便，能够更好的适应工况需求，提高控制品质。

进一步地，所述的预测函数控制系统包括煤量对压力的预测模型和调门对压力的预测模型，通过调门对压力的预测模型作用于预测函数控制系统，同时负荷指令通过煤量前馈系统产生信号与预测控制指令叠加作用于压力控制主通道；

所述煤量对压力的预测模型，用来近似煤量对压力特性的数学模型，其为：

式中，K_m1为模型增益，T_m1为模型惯性时间，T_dm1为模型纯迟延时间(s为积分因子)；

所述调门对压力的预测模型，用来近似调门对压力特性的数学模型，其为：

式中，K_m2为模型增益，T_m2为模型惯性时间，T_dm2为模型纯迟延时间。

进一步地，当采用一个基函数时，有：