[發明專利]一種基于多參數預測的火電機組協調控制方法

有效

• 申請號: 201210066442.7
• 申請日: 2012-03-14
• 公開（公告）號: CN102608911A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 陳雨亭;呂劍虹;秦文煒;崔曉波
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種基于多參數預測的火電機組協調控制方法，其特征在于該控制方法包括如下兩個控制回路：主汽壓力控制回路、分離器出口溫度控制回路；其中主汽壓力控制回路包括如下結構：保持預測器、線性增量預測器、主汽壓力模型、主汽壓力控制器；分離器出口溫度控制回路包括如下結構：保持預測器、線性增量預測器、分離器出口溫度模型、分離器出口溫度控制器；

線性增量預測器為按增量線性遞減的方式求取輸出，即當該預測器當前輸入為u_z(k)時，線性增量預測器輸出為Y_z(k)＝[y_z(k+1)y_z(k+2)...y_z(k+N)]，其中yz(k+j)=1-βj+11-β[uz(k)-uz(k-1)]+uz(k)]]>j＝1，2，3...N，β為遞減系數，N為預測參數時間長度，k為當前時刻，z為增量預測器的代號；

保持預測器以當前該預測器輸入作為其輸出，即當該預測器當前輸入為u_b(k)時，保持預測器輸出為Y_b(k)＝[u_b(k)u_b(k)...u_b(k)]_1×N，N為預測參數時間長度，b為保持預測器的代號；

在以上結構基礎上，基于多參數預測的火電機組協調控制方法包括如下步驟：

1).分別以給水流量Fw、給煤量Fu、汽機閥門開度Tm為階躍量，獲取主汽壓力Msp、分離器出口溫度Tsp、負荷Ne的階躍響應值，并記錄在歷史數據庫中；

2).通過最小二乘系統辨識法對歷史數據庫中的數據進行擬合，獲取如下傳遞函數：以Fw為輸入、Msp為輸出的給水-主汽壓力傳遞函數以Fu為輸入、Msp為輸出的給煤-主汽壓力傳遞函數以Tm為輸入、Msp為輸出的汽機閥門-主汽壓力傳遞函數以Fw為輸入、Ne為輸出的給水-負荷傳遞函數以Fu為輸入、Ne為輸出的給煤-負荷傳遞函數以Tm為輸入、Ne為輸出的汽機閥門-負荷傳遞函數以Fw為輸入、Tsp為輸出的給水-分離器出口溫度傳遞函數以Fu為輸入、Tsp為輸出的給煤-分離器出口溫度傳遞函數以Tm為輸入、Tsp為輸出的汽機閥門-分離器出口溫度傳遞函數

3).對進行雙線性離散化得離散化傳遞函數其中為給水-主汽壓力離散分子多項式，為給水-主汽壓力離散分母多項式，q為超前因子；

4).構造丟番圖方程：1=ENmsp(q-1)Afwmsp(q-1)Δ+q-NFNmsp(q-1),]]>得給水-主汽壓力分離第一多項式與給水-主汽壓力分離第二多項式

5).令Gmsp(q-1)=ENmsp(q-1)Bfwmsp(q-1)=Σi=0N+Nbfwgimspq-i,]]>其中G^msp(q^-1)為主汽壓力前向多項式，為主汽壓力前向多項式系數，N_bfw為給水-主汽壓力離散分子多項式的階次；

6).構造主汽壓力控制系數αmsp=[Σi=0i=N-1(gimsp)2+γmsp]-1,]]>其中γ^msp為主汽壓力控制量影響分量系數；

7).令當前為k時刻，當前給煤量Fu(k)、汽機閥門開度Tm(k)經過線性增量預測器、給水流量Fw(k)經過保持預測器計算后，未來給水流量、給煤量、汽機閥門開度預測值為：

Fw(k+j)＝Fw(k-1)j＝1，2，3...N

Fu(k+j)=1-βfuj+21-βfuΔFu(k-1)+Fu(k-1)]]>j＝1，2，3...N

j＝1，2，3...N，其中β_fu和β_tm分別為給煤控制量衰減系數與汽機閥門開度衰減系數且均為小于1大于0的常數；

8).依據未來給水流量、給煤量、汽機閥門開度預測值和對應傳遞函數和經過主汽壓力模型計算得未來主汽壓力預測值Msp_t(k+j)????j＝1，2，3...N；

9).取主汽壓力設定值為Msp_r經過保持預測器計算后與未來主汽壓力預測值作差，并由主汽壓力控制器計算得主汽壓力控制回路給水控制量為

Fwc=αmspΣi=0N-1[Mspr-Mspt(k+i)]gimsp;]]>

10).將Fw_c作為給水流量的目標值，傳送到給水泵執行機構中，通過改變給水流量控制主汽壓力；

a)給水流量增大，給煤量不變，鍋爐過熱段減少，主汽壓力減小；

b)給水流量減少，給煤量不變，鍋爐過熱段增長，主汽壓力增大；

從而控制鍋爐主汽壓力；

11).對進行雙線性離散化得離散化傳遞函數其中為給煤-分離器出口溫度離散分子多項式，為給煤-分離器溫度離散分母多項式；

12).構造丟番圖方程，1=ENtsp(q-1)Afutsp(q-1)Δ+q-NFNtsp(q-1),]]>得給煤-分離器出口溫度分離第一多項式與給煤-分離器出口溫度分離第二多項式

FNtsp(q-1);]]>

13).令Gtsp(q-1)=ENtsp(q-1)Bfutsp(q-1)=Σi=0N+Nbfugitspq-i,]]>其中G^tsp(q^-1)為分離器出口溫度前向多項式，為分離器出口溫度前向多項式系數，N_bfu為給煤-分離器出口溫度離散分子多項式的階次；

14).構造分離器出口溫度控制系數其中γ^tsp為分離器出口溫度控制量影響分量系數；

15).令當前為k時刻，當前給水流量為Fw(k)、汽機閥門開度為Tm(k)經過線性增量預測器、給煤量Fu(k)經過保持預測器計算后，得未來給水流量、給煤量、汽機閥門開度預測值為Fu(k+j)＝Fu(k-1)????j＝1，2，3...N

Fw(k+j)=1-βfwj+21-βfwΔFw(k-1)+Fw(k-1)]]>j＝1，2，3...N

j＝1，2，3...N，其中β_fw為給水控制量衰減系數，且為小于1大于0的常數。

16).依據未來給水流量、給煤量、汽機閥門開度預測值和對應傳遞函數和經過分離器出口溫度模型計算，得未來分離器出口溫度預測值Tsp_t(k+j)???j＝1，2，3...N；

17).取分離器出口溫度設定值為Tsp_r，經過保持預測器計算后與未來分離器出口溫度預測值作差，并由分離器出口溫度控制器計算得給煤控制量為

Fuc=αtspΣi=0N-1[Tspr-Tspt(k+i)]gitsp;]]>

18).將Fu_c作為給煤量的目標值，傳送到給煤機執行機構中，通過改給煤量控制分離器出口溫度；

a)給煤機轉速上升，給煤量增加，鍋爐過熱段增長，過熱蒸汽出口溫度上升，分離器出口溫度上升；

b)給煤機轉速下降，給煤量減少，鍋爐過熱段減少，過熱蒸汽出口溫度下降，分離器出口溫度下降；從而控制鍋爐分離器出口溫度。