[发明专利]一种过热汽温系统的抗扰预测控制方法

说明书

本发明公开了一种过热汽温系统的抗扰预测控制方法，该方法在带扰动前馈的阶梯式DMC控制算法基础上，针对每个试验工况设计多模型策略，将非线性模型转换为特定工况下的局部线性模型，能有效提高控制精度；本发明的抗扰预测控制方法将风量扰动信号作为前馈对象，增强抗干扰性能、提高控制品质；本发明的抗扰预测控制方法中的阶梯式策略能使预测控制方法的控制量按照一个比例系数变化，控制量呈阶梯状变化，避免传统的DMC矩阵求逆问题；本发明的抗扰预测控制方法中的APS系统可以规范机组启停机的操作程序、优化系统结构，通过缩短启停机时间，减少燃油或燃煤消耗量，达到提高机组的经济效益的目的。

技术领域

本发明属于火电厂过热汽温控制技术领域，具体涉及一种过热汽温系统的抗扰预测控制方法。

背景技术

锅炉过热汽温系统是一个随机组负荷变化的对象，具有大迟延、大惯性、时变性和非线性等动态特性，目前普遍采用有PID控制器构成的串级控制系统或两级喷水减温以减少回路的时延。根据普遍的热力计算方法，一般过热汽温平均温度提高15℃，热效率直接提高1％左右，每降低5-10℃，热效率约降低1％。但超温或者低温有时会影响锅炉的效率，严重时会引发安全事故，因此提高主汽温度的设定值并减小其波动是一种提高热效率和节能减排的重要手段。实际电厂的过热汽温系统运行受多种因素影响，比如风量信号、喷燃器摆角、助燃风和配风方式等因素。传统的DMC控制方法计算量大，而且求逆过程中有可能出现的情况是矩阵不可逆，导致出现数值病态的问题。同时，随锅炉负荷的变化过热汽温会产生较大的波动，对应的动态特性差异较大，若用同一套控制参数会降低控制品质，达不到理想的预测效果。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提出一种过热汽温系统的抗扰预测控制方法，该方法解决了目前电厂中负荷变化时过热汽温控制系统不能及时响应的问题。

本发明的技术方案如下：

一种过热汽温系统的抗扰预测控制方法，包括以下步骤：

1)人工给定DMC控制器的控制参数和试验工况；

2)将过热汽温作为被控对象，将风量扰动信号作为前馈对象，分别通过阶跃响应实验获取过热汽温的动态矩阵A和风量扰动信号的动态矩阵B；

3)在未加入前馈对象情况下，基于所述过热汽温的动态矩阵A，对被控对象进行DMC控制，获取DMC控制策略；

4)对步骤3)获取的DMC控制策略中加入前馈对象，基于所述风量扰动信号的动态矩阵B，获取加入前馈对象后DMC控制策略；

5)基于步骤4)中加入前馈对象后的DMC控制策略，采用阶梯式策略进行改进，获取改进的DMC控制策略；

6)改变步骤1)中给定的试验工况，重复步骤2)～步骤5)，获取所有试验工况下的改进的DMC控制策略，再引入多模型切换策略对所有试验工况下的改进的DMC控制策略进行整合，得到整合后的DMC控制策略；

7)采用APS系统对步骤6)中整合后的DMC控制策略进行封装，得到面向APS过程的多模型切换策略下的DMC控制策略。

优选地，步骤1)中所述DMC控制器的控制参数包括预测时域P、控制时域M、数据长度N、被控对象输出与预测输出误差的权值矩阵Q_P×P、控制增量权值矩阵R_P×P。

优选地，步骤1)中所述DMC控制器的控制参数的参数限制条件为M≤P≤N。

优选地，步骤1)中所述试验工况包括37％负荷，50％负荷，75％负荷和100％负荷四种负荷之一。

优选地，步骤2)中动态矩阵A的获取：