[发明专利]数据驱动的火电机组SCR脱硝扰动抑制预测控制方法

摘要

本发明公开了数据驱动的火电机组SCR脱硝扰动抑制预测控制方法，以选择性催化还原技术SCR烟气脱硝系统为被控对象，喷氨阀门开度信号为系统控制输入量，反应器出口氮氧化物浓度为系统输出，基于子空间辨识方法，利用系统输入输出数据，估计未知扰动对系统的影响，并利用观测扰动值提高模型预测精度，在不破坏预测控制最优性的前提下主动克服扰动作用，实现更好的控制品质。

主权项

数据驱动的火电机组SCR脱硝扰动抑制预测控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，在稳定运行状态下，将SCR脱硝系统切换到手动状态，以喷氨阀门开度信号u为输入，对SCR脱硝系统进行激励，获取反应器出口氮氧化物NOx浓度y的开环响应数据，选定采样周期Ts，利用子空间辨识方法，构建SCR脱硝系统无纯滞后部分的子空间矩阵和步骤2，利用子空间矩阵和通过过去时刻的SCR脱硝系统运行的输入输出数据，估计当前时刻k的输入估计值步骤3，将当前时刻的输入估计值与实际输入值uk比较，并对所得信号用滤波器Q(s)进行滤波处理，获得等效在输入端的扰动估计值步骤4，在稳定运行状态下，将SCR脱硝系统切换到手动状态，设计喷氨阀门开度信号upc，并添加扰动信号d，激励SCR脱硝系统，获取反应器出口氮氧化物NOx浓度ypc的开环响应数据以及扰动估计信号步骤5，以为扩增输入，反应器出口氮氧化物NOx浓度ypc为SCR脱硝系统输出，采用步骤1中的子空间辨识方法，得到子空间矩阵和计算未来一段时间内反应器出口氮氧化物NOx浓度步骤6，根据未来一段时间内反应器出口氮氧化物NOx浓度计算得到最优喷氨阀门开度信号uopt，将其用于SCR脱硝系统；步骤1包括如下步骤：步骤1‑1，将连续获得的从第0时刻到第2N+j‑2时刻的去除纯滞后输出数据Y和输入数据U分别排列为Hankel矩阵形式：Y=[YpYf]=[y0y1...yj-1y1y2...yj............yN-1yN...yN+j-2yNyN+1...yN+j-1yN+1yN+2...yN+j............y2N-1y2N...y2N+j-2],]]>U=[UpUf]=[u0u1...uj-1u1u2...uj............uN-1uN...uN+j-2uNuN+1...uN+j-1uN+1uN+2...uN+j............u2N-1u2N...u2N+j-2],]]>其中N为矩阵行数，N大于SCR脱硝系统阶次，j为矩阵列数，Y和U分别表示输出与输入数据组成的Hankel矩阵，Yf和Yp分别表示输出数据的未来数据和过去数据，Uf和Up分别表示输入数据的未来数据和过去数据，yj表示第j个输出数据，uj表示第j个输入数据；步骤1‑2，令Wp＝[(Yp)T (Up)T]T，对如下矩阵进行QR分解：WpUfYf=R1100R21R220R31R32R33Q1Q2Q3,]]>获得矩阵L：步骤1‑3，获得矩阵Lw＝L(：，1：N(m+l))，Lu＝L(：，N(m+l)+1：end)，m为输入变量维数，l为输出变量维数，L(：，1：N(m+l))表示矩阵L的前N(m+l)列，L(：，N(m+l)+1：end)表示矩阵L自第N(m+l)+1列之后的所有列；步骤1‑4，得到子空间矩阵步骤2中，当前时刻k的输入估计值其中yk为当前时刻k的SCR脱硝系统输出，为SCR脱硝系统过去N个时刻的输出和输入数据组合，N的值即等于步骤1‑1中矩阵的行数N，为SCR脱硝系统过去N个时刻的输出数据，为SCR脱硝系统过去N个时刻的输入数据，τ为SCR脱硝系统的纯滞后时间。