[发明专利]一种用于燃烧后CO2捕集系统的改进INA前馈控制方法

摘要

本发明涉及一种用于燃烧后CO₂捕集系统的改进INA前馈控制方法，它通过对燃烧后CO₂捕集系统的控制量和被控量的辨识，进行改进INA方法的设计，完成改进INA与前馈控制器的融合设计，进而实现对CO₂捕集率y₁和再沸器温度y₂的控制。本发明用于燃烧后CO₂捕集系统后，能够快速平稳追踪变化的CO₂捕集率设定值，有效抑制烟气扰动的影响，具有良好的抗干扰能力。

主权项

1.一种用于燃烧后CO₂捕集系统的改进INA前馈控制方法，其特征在于，通过对燃烧后CO₂捕集系统的控制量和被控量的辨识，进行改进INA方法的设计，完成改进INA与前馈控制器的融合设计，进而实现对CO₂捕集率y₁和再沸器温度y₂的控制，具体步骤包括如下：步骤1，对燃烧后CO₂捕集系统的控制量和被控量的辨识：加入在稳态工况下的贫液流量u₁和汽轮机抽汽流量u₂的两个控制量以及烟气扰动量u₃为输入的阶跃激励信号数据，以获取CO₂捕集率y₁和再沸器温度y₂的两个被控量为输出的阶跃响应数据，辨识所述输入输出数据并作为被控开环传递函数阵G(s)；步骤2，改进INA方法的设计：利用基于粒子群优化的改进INA方法对被控对象解耦，通过自寻优获得补偿矩阵K_p(s)，与被控对象组成等效对象G(s)K_p(s)；针对所述等效对象整定PID调节器K_c(s)＝diag{k_ci(s)}所述整定的条件是使步骤1所述的被控量具有较小的超调量、较快的过渡过程、闭环稳态误差为零，以满足步骤1所述的控制量的约束和变化速率；式中：k_ci(s)为第i个PID调节器，i取1或2；步骤3，改进INA与前馈控制器的融合设计：基于解耦后的等效对象，采用不变性原理方法设计前馈控制器以拓展改进INA，用于抑制烟气扰动的影响；通过设置前馈控制器的前馈增益来调节前馈作用的大小，若前馈控制器的物理形式不可实现，则采用惯性环节来代替，所述惯性环节是指其中T为惯性时间；其中：所述采用不变性原理设计前馈控制器是指：前馈控制器加在PID控制器之后或者针对需处理前馈控制器输出的约束，则将前馈控制器加在设定值上；然后通过改进INA方法将原本耦合的对象分解为两个独立对象，则前馈控制器中的传递函数方程式为：(1)式中：Y(s)表示输出量，有CO₂捕集率和再沸器温度两个分量，X(s)表示烟气输入量，i取1、2，分别代表解耦后的两个回路，W_o是补偿后的等效对象，W_F是前馈控制器,G_di表示扰动传递函数，f_i表示回路增益，W_oi表示第i个补偿后的等效对象，W_Fi表示第i个前馈控制器；若前馈控制器的物理形式不可实现，其传递函数可分解为微分环节和正常的物理可实现环节：(2)式中：M(s),N(s)分别是正常物理可实现环节的分子分母，M(s)的阶次低于N(s),a为微分环节的系数；由于微分环节物理不可实现，将其转化为一阶惯性环节，在低频可等效：(3)式中：T为惯性时间。