[发明专利]一种基于GA-IGPC的锅炉烟气含氧量控制方法和系统

权利要求书

1.一种基于GA-IGPC的锅炉烟气含氧量控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：选择隐式广义预测控制模型设计IGPC控制模块，通过锅炉燃料量输入值、锅炉送风量输入值和锅炉引风量输入值计算锅炉烟气含氧量；

步骤2：计算控制系统锅炉烟气含氧量输出的实际值与预测值差值，所述差值通过反馈校正模块反馈至控制系统输入端进行滚动优化；

步骤3：构建步骤1中IGPC控制模块的函数；函数使用CARIMA模型；

步骤4：构建控制性能指标参数的基础目标函数，计算基础目标函数的参考轨线，并进行柔化处理；所述的目标函数为二次型性能指标函数，其表达式为：

式(1)中，n为预测长度；m为控制长度；λ(j)为控制加权系数；y(k)是锅炉烟气含氧量输出值；w(k)表示参考轨线；Δu表示控制增量；

参考轨线进行柔化控制，其柔化后的参考轨线表达式为：

w(k+j)＝α^jy(k)+(1-α^j)y_r，j＝1，2，……，n (3)

式(3)中，y_r表示锅炉烟气含氧量设定值；α为柔化系数；

步骤5：在GA优化模块使用遗传算法构建锅炉烟气含氧量的适应度函数；适应度函数表达式为：

式(5)中，n为预测长度；m为控制长度；λ(j)为控制加权系数；y(k)是锅炉烟气含氧量输出值；w(k)表示参考轨线；Δu表示控制增量；

步骤6：将步骤5中的适应度函数进行倒数变换作为IGPC控制模块的目标函数；对GA优化模块的适应度函数进行变换作为IGPC控制模块的目标函数，即

步骤7：调整控制模型的性能指标参数，预测控制锅炉烟气含氧量。

2.根据权利要求1所述的一种基于GA-IGPC的锅炉烟气含氧量控制方法，其特征在于，所述CARIMA模型为三输入单输出的CARIMA模型，其表达式为：

A(z^-1)y(k)＝B₁(z^-1)u₁(k-1)+B₂(z^-1)u₂(k-1)+B₃(z^-1)u₃(k-1)+C(z^-1)ξ(k)/Δ (2)

式(2)中：y(k)表示锅炉烟气含氧量输出值；u₁(k)、u₂(k)和u₃(k)分别表示锅炉燃料量输入值、送风量输入值和引风量输入值；ξ(k)为白噪声序列；z^-1为后移算子；Δ＝1-z^-1，表示差分算子；A(z^-1)，B(z^-1)和C(z^-1)分别表示n阶，m阶和n阶的z^-1多项式。

3.根据权利要求1所述的一种基于GA-IGPC的锅炉烟气含氧量控制方法，其特征在于，所述的目标函数中控制长度m的取值范围为1≤m≤3。

4.根据权利要求1所述的一种基于GA-IGPC的锅炉烟气含氧量控制方法，其特征在于，所述的参考轨线中柔化系数α的取值范围为0α1。

5.根据权利要求1所述的一种基于GA-IGPC的锅炉烟气含氧量控制方法，其特征在于，所述的适应度函数中控制加权系数λ的取值范围为0λ1。

6.一种基于GA-IGPC的锅炉烟气含氧量控制系统，其特征在于，使用如权利要求1-5任意一项所述的一种基于GA-IGPC的锅炉烟气含氧量控制方法，所述系统包括控制模块和预测模块，控制模块根据预测模块的预测值控制系统的输出；预测模块包括滚动优化模块、GA优化模块、IGPC控制模块和反馈校正模块；系统输入值依次经过滚动优化模块和GA优化模块的优化，分别发送到控制系统模块和IGPC控制模块，然后将系统输出值与控制系统模块输出值的差值通过反馈校正模块反馈至系统的输入端。