[发明专利]用于超临界火电机组机炉系统负荷跟踪的双层控制系统

权利要求书

1.用于超临界火电机组机炉系统负荷跟踪的双层控制系统，其特征在于，所述系统包括上、下两层控制器，上层控制器为经济性线性预测控制器ELMPC，下层控制器为L1自适应控制器；

所述经济性线性预测控制器ELMPC建立机炉系统的局部带扰动项线性化模型，以系统未来一段时间内的经济性最优为目标，规划出系统在未来一段时间内的最优状态与输出轨迹，并得到对应的最优控制量，将最优控制量及对应的系统最优状态与输出轨迹传入下层控制器中；

所述下层控制器为L1自适应控制器，L1自适应控制器根据上层控制器传来的最优状态与输出轨迹以及实际机组状态及输出的测量值，在上层控制器规划出的控制量的基础上加入自适应修正量，消除被控对象中建模误差、线性化误差、不可测扰动所带来的系统实际轨迹与理想规划轨迹间的偏差，并将实际对象中的偏差信息反馈回上层控制器，用于更新上层的预测模型；L1自适应控制器的控制量作为执行机构的控制指令信号。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述经济性线性预测控制器的最优控制量u^*(t)通过在每一个采样时刻t＝kT，解如下目标函数的经济性最优化问题得到：

其中，U(kT)为解得的最优控制序列：

U(kT)＝[u(kT),u((k+1)T),…u((k+M)T)]^T

则u^*(t)＝u(kT),t∈[kT,(k+1)T)

其中，u(kT)为采样时刻t＝kT时的控制量，u((k+M)T)为采样时刻t＝(k+M)T时的控制量，并有u＝[u_B,D_fw,u_t]^T，u_B为机组燃料量指令，D_fw为给水量，u_t为主蒸汽阀门开度；

M为控制时域，T为采样周期，kT表示当前采样时刻，J_t为机组负荷跟踪误差成本项，J_v为主蒸汽阀门节流损失项，J_f为燃料成本项。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述机组负荷跟踪误差成本项J_t、主蒸汽阀门节流损失项J_v和燃料成本项J_f通过如下公式计算：

其中，i为未来时间的采样点序号，k表示当前采样点序号，并有i<N，N为预测时域，N_e,ref为电网对机组的负荷设定值，N_e为机组负荷，p_st为主蒸汽压力，u_t为主蒸汽调门开度，r_B为进入炉膛的燃料量，κ_t、κ_v和κ_f为成本系数，a₁、a₂、a₃和a₄为阀门损失系数。