[发明专利]一种基于分层受限预测控制的火电机组协调控制方法

说明书

本发明提供了一种基于分层受限预测控制的火电机组协调控制方法，所述的分层受限预测控制器包括控制目标轨迹动态优化层和受限预测控制层两部分,它的特点是将各个变量设定值输入轨迹优化层进行控制轨迹优化,下层采用简化的受限预测控制当误差过大时根据上层的目标轨迹进行最优控制率的计算。由这种方法设计出的控制器适应性强，控制准确。简化后的受限预测控制器需要参数较少，有利于调试。可以克服火电机组协调控制中对象的大滞后、大惯性的特点，同时受限预测控制可有效考虑执行机构上下限、速率限制等实际约束，提高机组协调系统控制的安全性。

技术领域

本发明涉及火电机组的自动控制领域，尤其是一种基于分层受限预测控制的火电机组协调控制方法。

背景技术

随着新能源产业的持续壮大，风电和太阳能逐渐改变了目前电网格局，由于新能源的不稳定性，各高参数机组如何频繁高效的解决调频调峰问题，实现机炉间的协调控制，快速跟踪电网负荷响应成为各电厂的主要任务。

单元制机组的协调控制系统是将锅炉、汽机及辅机作为整体加以控制的多变量，强耦合，非线性的时变系统，目前传统且广泛的协调控制系统采用常规PID控制，但不能适应变工况过程中的对象特性变化以及机组的安全经济运行的需要，尤其是负荷和主蒸汽温度对设定值的跟踪难以令人满意。采用预测控制方法可有效解决大滞后问题，已经广泛成为大惯性热工控制对象的控制方法之一，在协调控制的实际问题中，首先需要考虑输入输出存在的众多约束，因此在常规预测控制基础上提出受限预测控制方法可以更高效解决此类问题。但受限预测控制方法的复杂算法往往导致在实际工程应用中无法实现，文献[1]提出基于模糊指标函数的受限预测控制方法，但计算量大，过程复杂。其次安全性和经济性指标也是电厂考核的重要因素，但在目前的控制方法中还未予以实现。

基于上述提到的问题，本发明提出的，分成上下层优化。先利用支持向量机方法计算出优化后的设定值，再利用受限预测控制计算最优控制率，可在考虑多种约束的同时减小预测控制的计算量，保证控制的快速性和准确性。

参考文献

[1]郭颖,张铁军,吕剑虹.基于遗传监督的受限预测控制及其在热工控制中的应用[J].东南大学学报(自然科学版),2005,35(1):55-59。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于克服上述背景技术中提及的不足，提供一种基于分层受限预测控制的火电机组协调控制方法，可以克服当前火电机组协调控制的众多约束，预测控制算法还可以克服大惯性纯滞后环节，有效解决协调控制对象大滞后，多变量强耦合的问题。下层的改进受限广义预测控制的控制算法改进了约束限制，算法简单，计算量小，易于工程实践。

技术方案：本发明的一种基于分层受限预测控制器的火电机组协调控制方法具体由以下方案实现：

所述的分层受限预测控制器包括目标轨迹动态优化层即上层和受限预测控制层即下层，火电机组协调控制方法具体步骤如下：

步骤1：根据历史数据及评价函数训练目标轨迹动态优化层的支持向量机模型；

步骤2：实验得到机组典型工况下的协调系统传递函数模型G(s)；

步骤3：确定受限预测控制层的约束范围、控制步长、预测步长及采样时间Ts；

步骤4：根据所述步骤1中训练后的支持向量机模型，输入当前机组状态得到优化后的目标轨迹；

步骤5：在误差超过各自阀值时将所述步骤4中得到的目标轨迹输入受限预测控制器，得到当前时刻的煤量指令、汽机调门开度指令和给水量指令。

其中：

所述的目标轨迹动态优化层，其输入为当前机组负荷、总风量、总煤量、总给水量、总风量、负荷设定值、主汽压力设定值、主汽压力实际值和中间点温度设定值及实际值；输出为新的负荷设定值、主汽压力设定值和中间点温度设定值。