[发明专利]一种船舶主汽轮机预测优化控制方法

摘要

本发明涉及一种应用于船舶主汽轮机系统中的改进的船舶主汽轮机预测优化控制方法。本发明包括：(1)建立船用船舶主汽轮机转速滚动优化预测控制所需要的系统模型；(2)对系统的控制步长、输出的预测步长、离散化采样周期、输出期望和相关给定和状态值的初值进行设定；(3)滚动优化，构造当前系统控制算法的目标函数；(4)将当前输出的实际测量值与给定值比较得到误差；(5)重复步骤(3)、步骤(4)进行迭代运算，获得系列状态值。本发明改进了预测控制算法的目标函数，再通过目标函数滚动优化过程中：实现了系统响应的快速性，可以使输出尽快达到给定值上；目标函数在保证输出在给定值上的同时，减少超调量。

主权项

1.一种船舶主汽轮机转速预测优化控制方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)建立船舶主汽轮机转速预测优化控制所需要的系统模型：z(k+1)＝Az(k)+BΔu(k)+CΔr(k+1)；当前时刻为k，z(k)为状态矢量，Δ为增量算子，r(k)是输出期望，为主汽轮机转速的参考值；(2)对系统的控制步长N_y、输出的预测步长N_u，N_y和N_u都为正整数、离散化采样周期T_s、输出期望r(k)的初值进行设定；(3)滚动优化，构造当前系统控制算法的目标函数：s.t.Δu(k+j)＝0,j≥N_uJ为目标函数，Q_j、L_j为加权值；根据当前相关数据计算后N_y步内的状态预测值Z；(4)将当前输出的实际测量值与给定值比较得到误差e(k)，并将数据送给控制器；当前最优输入当前状态值系统输出值利用传递函数对最优输入、状态值和输出值进行更新，如果输出值发生变化，Δr也要更新；(5)重复步骤(3)、步骤(4)进行迭代运算，获得系列状态值；所述步骤(1)中，构建船舶主汽轮机转速预测优化控制具体方法：根据船舶主汽轮机转速状态空间模型：y＝C_cx得到系统离散化模型：x(k+1)＝A_dx(k)+B_du(k)y(k)＝C_dx(k)引入增量算子Δ＝1‑z^‑1对离散化模型处理得到：Δx(k+1)＝A_dΔx(k)+B_dΔu(k)Δy(k)＝C_dΔx(k)重新选取状态矢量z(k)＝[Δx^T(k)e(k)]^T，z(k)为状态矢量，e(k)为误差；构建船舶主汽轮机转速预测优化控制模型:z(k+1)＝Az(k)+BΔu(k)+CΔr(k+1)式中：r(k)为输出期望。