[发明专利]船舶增压锅炉主蒸汽压力预测控制方法

摘要

本发明提供一种船舶增压锅炉主蒸汽压力预测控制方法，该方法包括：建立船舶增压锅炉主蒸汽压力控制系统中锅炉的传递函数模型，并对传递函数模型进行离散化，以获得系统的状态空间模型；设定状态空间模型中的主蒸汽压力给定值以及各参量的初值；更新当前时刻目标函数，并根据主蒸汽压力给定值以及当前各参量的值，计算后N步内的状态预测值，主蒸汽压力实际值和目标函数的当前最优输出；根据状态预测值，主蒸汽压力实际值以及当前最优输出，获得实际预测输出，并计算系统的误差；进行滚动优化，不断更新目标函数以及计算系统误差，直至系统的误差稳定在允许范围内，从而保持主蒸汽压力稳定在给定值上。

主权项

1.一种船舶增压锅炉主蒸汽压力预测控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：建立船舶增压锅炉主蒸汽压力控制系统中锅炉的传递函数模型G(s)，并对所述传递函数模型G(s)进行离散化，以获得所述系统的状态空间模型z(k)；步骤S2：设定所述状态空间模型z(k)中的主蒸汽压力给定值r(0)以及各参量的初值；步骤S3：更新当前时刻的目标函数J，并根据所述主蒸汽压力给定值r(0)以及当前所述各参量的值，计算后N步内的状态预测值x(k+1)，主蒸汽压力实际值y(k)和所述目标函数的当前最优输出u(k)；步骤S4：根据所述状态预测值x(k+1)，所述主蒸汽压力实际值y(k)以及所述当前最优输出u(k)，获得实际预测输出并计算所述系统的误差e(k)，其中，所述误差e(k)为所述主蒸汽压力给定值与所述实际预测输出的差；步骤S5：令k＝k+1，滚动优化所述目标函数J，重复执行所述步骤S3和所述步骤S4，直至所述误差e(k)稳定在允许范围内，从而保持所述主蒸汽压力稳定在给定值上，所述步骤S1中，所述传递函数模型为所述状态空间模型为z(k+1)＝Az(k)+BΔu(k)+CΔr(k+1)；其中，K，T，τ1为所述传递函数模型的系数，A,B,C为所述状态空间模型的迭代系数，Δ＝1‑z‑1是增量算子，表示当前时刻相对于前一时刻的增量，所述传递函数模型G(s)描述的是输入燃料流量u(t)与输出锅炉主蒸汽压力值y(t)之间的动态特性，Y(s)为y(t)所对应的拉普拉斯变化函数，U(s)为u(t)所对应的拉普拉斯变换函数，z(k)为所述系统在第k时刻的状态，u(k)为所述系统在第k时刻的燃料输入值，r(k+1)为所述系统在第k+1时刻的主蒸汽压力给定值，所述迭代系数A为：所述迭代系数B为：所述迭代系数C为：其中，C_m＝[1 0 0 … 0]_1×S+1，S＝τ₁/T_s，T_s为离散化采样周期。