[发明专利]一种基于广义扩增状态观测器的热工过程H无穷控制方法

说明书

本发明公开了一种基于广义扩增状态观测器的热工过程H无穷控制方法，包括采集热工过程的输入输出数据，利用这些数据建立热工过程连续状态空间模型；基于广义扩增状态观测器得到状态估计和扰动估计；基于输出设定值计算目标状态和输入；基于状态估计、目标状态和目标输入，使用H无穷控制器计算控制量u₁；基于扰动估计计算补偿控制量u₂；计算最终控制量u，调节执行器对热工过程进行控制。本发明方法对扰动进行分层处理，未知噪声干扰通过H无穷控制器进行抑制，模型失配和建模误差等不可测扰动，通过广义扩增状态观测器进行估计等价的系统扰动作控制量前馈，可有效增强热工系统的抗干扰性能，进而提高了热工系统的运行安全性和经济性。

技术领域

本发明涉及热工控制技术，特别是涉及一种基于广义扩增状态观测器的热工过程H无穷控制方法。

背景技术

热力系统是能源供应的主要来源和能源消费大户，必须朝着高效、低污染的方向发展。为此，不仅要研究热力设备的硬环境、优化设计和系统改造，还要研究热力系统运行的软环境，提高生产过程的管理运行水平和控制水平。热工过程运行环境复杂，不确定性扰动是普遍存在的，不仅会降低控制器的性能，甚至会造成闭环系统不稳定。H无穷控制是处理不确定性的一种有效工具，但随着工业过程的发展，由于H无穷控制过于保守，已经无法满足控制要求。另外热工过程的扰动通常不是常值扰动，而是更高阶的扰动，例如斜波类型扰动、抛物线类型扰动，因此为了热力系统的安全经济运行，控制器对于高阶扰动也应具有较好的抑制作用。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种基于广义扩增状态观测器的热工过程H无穷控制方法，提高对于未知扰动的抑制性能，进而提高热工过程的运行的安全性和经济性。

技术方案：本发明所述控制方法，包括以下步骤：

(1)采集微型燃气轮机热电联供系统的输入输出数据，利用这些输入输出数据建立微型燃气轮机热电联供系统连续状态空间模型；

(2)基于广义扩增状态观测器得到状态估计和扰动估计；

(3)基于微型燃气轮机热电联供系统的输出设定值计算目标状态和输入；

(4)基于微型燃气轮机热电联供系统的状态估计、目标状态和目标输入，使用H无穷控制器计算控制量u₁；

(5)基于扰动估计计算补偿控制量u₂；

(6)计算微型燃气轮机热电联供系统的控制量u，调节燃料和阀门开度，进而控制燃气轮机转速和热水温度。

进一步的，步骤(1)中建立的热工过程连续状态空间模型形式如下：

其中，x表示微型燃气轮机热电联供系统的状态，u＝[u_F u_V]^T是微型燃气轮机热电联供系统的控制输入，包括燃料u_F和阀门开度u_V，y＝[y_N y_T]^T是微型燃气轮机热电联供系统的输出变量，包括气轮机转速y_N和热水温度y_T，(A,B,C,D)是微型燃气轮机热电联供系统矩阵。

进一步的，步骤(2)包括以下步骤：

(21)将微型燃气轮机热电联供系统的连续状态空间模型改写成如下包括未知干扰和测量噪声的模型：