[发明专利]一种火电机组协调系统全局非线性优化控制方法

说明书

本发明公开了一种火电机组协调系统全局非线性优化控制方法，所述控制方法针对锅炉被控对象具有大惯性、大迟延等特性，以及多变量锅炉‑汽机协调系统在大工况范围内具有强非线性的特点，结合增益调度方法和模糊逻辑推理策略设计模糊增益调度受限预测控制器，滚动优化全局控制品质。本发明有效提升了大型火电机组协调控制系统在大工况范围内的控制品质，负荷大范围变动时，控制系统响应速度快、稳定性能好、准确性高，同时具有良好的鲁棒性和一定的自适应能力，解决了控制约束受限问题，满足实际工程尤其是进行深度调峰的火电机组的需要。

技术领域

本发明涉及热能动力工程和自动控制领域，尤其涉及一种火电机组协调系统全局非线性优化控制方法。

背景技术

火电机组协调系统具有大惯性、大迟延和强非线性等特点，对于机组在大工况范围内的控制，传统的协调系统控制方法采用多模型控制算法，即针对典型工况点事先设计一组控制器，然后由反映工况特性的调度变量动态选择相应控制器，但当实际工况偏离典型工况时，控制系统品质将会变差，由于目前增益调度方法缺少有效推理手段，难以保证控制系统全局最优。此外，目前火电机组协调系统优化控制方法主要是针对机组在个别负荷点上进行的，其优化结果必然使控制系统缺乏自适应能力。随着火电机组参与调峰和调频，机组大范围变负荷的情况比较频繁，机组协调系统动态特性变化很大，为确保机组协调系统全局非线性控制品质，需要我们探索其他更好的优化控制方案。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，针对火电机组协调系统全局非线性特性提出了一种火电机组协调系统全局非线性优化控制方法。

为达到上述目的，本发明采用的方法是：一种火电机组协调系统全局非线性优化控制方法，所述方法将增益调度方法和模糊逻辑推理理论相结合，基于扩展状态空间模型设计模糊增益调度受限预测控制器，包括以下步骤：

步骤S1：根据火电机组协调系统非线性模型建立典型工况点上局部线性化子模型M_i；

步骤S2：对电网负荷指令N_e进行模糊逻辑推理获得预测模型M；

步骤S3：基于增量型扩展状态空间模型预测控制算法计算控制作用增量Δu；

步骤S4：满足系统控制作用的幅值和速率约束条件后得到实际控制指令u。

进一步的，所述步骤S1中子模型M_i为离散状态空间模型，M_i具体表示为：

x(k+1)＝A_i·x(k)+B_i·u(k)

y(k)＝C_i·x(k)

i＝1，2，…，m

其中，u表示输入控制量，x表示状态量，y表示输出被调量，k表示离散时刻，m表示典型工况数，A_i，B_i，C_i表示工况i的系统参数矩阵。

进一步的，所述步骤S2中预测模型M是根据模糊逻辑推理计算得到的，M具体表示为：

x(k+1)＝A·x(k)+B·u(k)

y(k)＝C·x(k)

其中，μ_i表示当前电网负荷指令N_e隶属于工况i的程度，即隶属度。

进一步的，所述步骤S3中控制量的增量Δu采用增量型扩展状态空间模型预测控制算法求取，具体过程包括：

(1)选用增量型扩展状态空间模型作为预测模型，具体表示为：