[发明专利]一种用于脱硝控制系统的多模型自适应控制方法

说明书

技术领域

本发明属于脱硝控制领域，具体涉及一种用于脱硝控制系统的多模型自适应控制方法。

背景技术

目前火电厂普遍采用串级控制系统进行SCR脱硝系统出口氮氧化物(NOx)浓度控制，出口NOx浓度为主调节参数，氨气流量为副调节参数，主、副调节器均采用单一的PID控制。通过副回路的调节使喷按量能够快速跟踪主调节器输出，通过主回路的调节使出口NOx浓度跟踪出口NOx浓度设定值。

火电厂采用串级控制系统进行SCR脱硝系统出口NOx浓度的控制过程中，串级控制系统中主PID采用单一的PID参数，但是，由于电厂的负荷由电网需求决定，一天之中可能变化较大，而负荷的改变会引起被控对象动态特性的改变，单一的PID控制将不能适应对象动态特性的改变，对喷按量的调节不能及时的跟踪SCR出口NOx浓度的变化，引起出口NOx浓度产生较大波动，这是目前电厂脱硝系统出口NOx浓度经常超标的主要原因，导致电厂经常受到环保部门的惩罚。

例如，申请号201610235007.0的专利文献公开了一种火电厂SCR脱硝控制方法，包括：获取SCR反应器的出口氮氧化物浓度测量值和SCR反应器的出口氮氧化物浓度设定值：将其相减得到氮氧化物浓度偏差值；将其输入主PID控制器的输入端，得到主PID控制器输出的氨气流量需求值，获取SCR反应器的入口氮氧化物浓度测量值和协调系统锅炉主控输出指令；根据其对氨气流量需求值进行修正，得到氨气流量设定值；获取氨气流量测量值，将其与氨气流量设定值相减，得到氨气流量偏差值；将其输入副PID控制器的输入端，得到副PID控制器输出的喷氨流量控制指令，能够增强了控制系统对负荷变化的响应速度，保证了控制系统的调节品质。但是该发明主PID和副PID均需要进行修正，比较复杂。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种能够在不同负荷下，在脱硝系统动态特性变化的情况下，均能实现最优控制效果、减少SCR出口NOx浓度波动、控制思路简单和易于实现的控制方法。

本发明解决问题的技术方案是：提供一种用于脱硝控制系统的多模型自适应控制方法，所述控制方法应用于包括SCR脱硝系统、主PID控制器和副PID控制器的脱硝喷氨控制系统中，主PID控制器和副PID控制器采用串级连接的方式进行控制，其特征在于，包括如下步骤：

S1.建立被控对象在不同负荷下的子模型：

将串级控制中的副回路连同SCR脱硝系统一起作为被控对象，在不同负荷下分别辨识对象模型，将辨识出的m个模型作为m个子模型；

S2.针对m个子模型分别设计PID控制器：

针对建立好的m个子模型，分别设计对应的PID控制器并在simulink中运用临界比例带法整定每个PID控制器对应的参数；

S3.测量得到被控对象输出和各子模型输出；

S4.根据如下公式得到被控对象输出与各子模型输出的偏差：

e_i(k)＝y_i(k)-y_p(k),i＝1,2,...m……(1)

公式(1)中：m为子模型个数，yi(k)为各子模型输出，y_p(k)为被控对象输出；

S5.按如下公式求取各控制器权值w_i：

公式(2)、(3)中：J_i(k)为指标函数，r>0为当前时刻匹配误差的权重，η>0为过去时刻匹配误差权重，0<ρ<1为过去时刻误差遗忘因子，L为所取历史匹配误差的时域长度；

S6.将各控制器的控制量u₁(k)～u_m(k)加权输出得到全局控制量u_p(k)

S7.将全局控制量分别送入被控对象及子模型，进行控制；

S8.返回S3。

进一步的，S1中选取不同负荷的范围覆盖电厂正常运行时所能达到的所有负荷值。

进一步的，S2中主PID控制器的参数通过主PID控制器与其对应的子模型串级的形式下确定。

本发明的有益效果为：

1、本发明所述控制方法能够在不同负荷下，在脱硝系统动态特性变化的情况下均能实现最优控制效果，能够使喷按量的变化及时的跟踪出口NOx浓度的变化，有效的减少SCR出口NOx浓度波动，满足环保要求。

2、本发明所述控制方法控制思路简单，在电厂DCS中易于实现。

附图说明