[发明专利]一种基于解耦和扰动观测的超临界机组预测控制方法

摘要

本发明公开了一种基于解耦和扰动观测的超临界机组预测控制方法，该方法以超临界机火电机组为被控对象，以燃料量、给水量、汽机调门开度为输入，主蒸汽压力、中间点温度、机组负荷为输出，首先通过前馈补偿器使得被控对象近似解耦，然后分别通过在每个通道设置的扰动观测器对干扰进行观测，以实现对被控对象进行多变量预测控制，解决超临界机组协调控制系统因干扰影响所带来的控制效果差的问题，能够有效地抑制外部不可测量扰动的影响，同时抑制输入变量之间耦合引起的内部扰动，从而提高超临界机组协调控制系统的控制性能。

主权项

一种基于解耦和扰动观测的超临界机组预测控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)利用多变量动态矩阵控制器采用滚动优化方法，对于输出，根据某个稳态工况下k时刻所检测到的实际输出值yi(k)计算k时刻的初始输出预测值和k+1时刻输出预测值并利用所述输出预测值与给定值wi(k)比较并计算得到最优控制序列ΔUj,M(k)，再以所述最优控制序列ΔUj,M(k)的第一个元素Δuj(k)作为k时刻的控制增量计算k时刻输入的预输入值μj(k)，其中，i＝1,2,3,j＝1,2,3；(2)利用扰动观测器对扰动进行在线观测，当扰动发生变化时将解扰预输入υj与超临界机组预测控制系统的集总扰动D1(s)作为输入参量通过扰动观测器DOBj观测出等效的干扰信号再利用所述等效的干扰信号作为补偿对解扰预输入υj进行实时更新；(3)通过前馈补偿器D(s)对所述解扰预输入υj进行解耦得到k时刻的实际输入uj并将所述实际输入uj作用于传递函数模型G(s)所表征的被控对象；所述传递函数模型G(s)通过以下步骤建立：(31)在稳态工况下，将超临界机组协调控制系统切换到手动状态，针对三个输入分别做阶跃响应实验，获取每一个输出相对于每一个输入的阶跃响应曲线；(32)利用最小二乘法对所述阶跃响应曲线进行辨识，得到每个输出与每个输入之间的传递函数；(33)将所述传递函数作为矩阵元素得到传递函数模型G(s)；(4)在k时刻的控制作用之后，检测k+1时刻的实际输出值yi(k+1)并与所述k+1时刻输出预测值计算输出误差ei(k+1)，利用所述输出误差ei(k+1)对k+1时刻的初始输出预测值进行反馈校正，其中，i＝1,2,3；(5)在之后周期内反复执行步骤(1)至(4)。所述前馈补偿器D(s)的表达式为：D(s)=1D12(s)D13(s)D21(s)1D23(s)D31(s)D32(s)1]]>式中，i＝1,2,3，j＝1,2,3，Mji(s)表示矩阵G(s)第j行第i列元素的代数余子式；所述等效的干扰信号通过以下步骤得到：(1)将所述集总扰动D1(s)通过Q(s)GDii‑1(s)环节得到扰动估计值(2)将所述k‑1时刻补偿后的预输入υj(k‑1)通过低通滤波器Qi(s)得到实际扰动等效值(3)利用所述扰动估计值减去所述实际扰动等效值得到所述等效的干扰信号