[發(fā)明專利]一種新型火電機組負荷多變量預(yù)測控制方法

有效

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• 申請日: 2014-07-22
• 公開（公告）號: CN104122797A
• 公開（公告）日: 2014-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 雎剛;錢曉穎;陳歡樂
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 江蘇永衡昭輝律師事務(wù)所 32250
• 代理人: 王斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于熱工自動控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型火電機組負荷多變量預(yù)測控制方法。

背景技術(shù)

目前，火電機組普遍采用分散控制系統(tǒng)DCS，其中負荷控制系統(tǒng)采用負荷指令前饋和比例積分微分反饋的控制方法，但是該控制方法的控制品質(zhì)不夠理想，主要存在機組負荷升、降速率慢且主蒸汽壓力波動大，使機組的其它重要參數(shù)如主蒸汽溫度、鍋爐汽包水位，爐膛負壓及氧量等有較大的波動，使的機組無法快速滿足外界負荷需求，負荷調(diào)節(jié)過程中機組無法穩(wěn)定經(jīng)濟運行。因此研究設(shè)計先進的快速負荷響應(yīng)控制算法具有特別重要的意義。

普通多變量預(yù)測控制方法應(yīng)用于負荷協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)時，存在計算量大，工程無法實現(xiàn)在線實時控制；同時，不能夠?qū)崿F(xiàn)鍋爐側(cè)與汽機側(cè)在控制過程中的動態(tài)協(xié)調(diào)，即外界負荷需求改變時，通過短時間內(nèi)改變主蒸汽壓力，釋放鍋爐蓄熱來滿足負荷需求，同時在鍋爐側(cè)控制控制作用跟進時，能夠保證主蒸汽壓力跟蹤壓力設(shè)定值變化。因此研究新型火電機組負荷多變量預(yù)測控制方法，簡化算法計算量，提高控制系統(tǒng)實時性，實現(xiàn)鍋爐側(cè)和汽機側(cè)的動態(tài)協(xié)調(diào)，加快機組負荷響應(yīng)速度，保證機組運行安全穩(wěn)定就顯得尤其重要。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對上述問題，提出一種新型火電機組負荷多變量預(yù)測控制方法，改善負荷控制系統(tǒng)控制品質(zhì)，使得機組負荷能夠快速響應(yīng)外界需求，同時保證機組運行的安全穩(wěn)定性，且該方法計算量較小，能夠?qū)崿F(xiàn)工程在線實時控制，同時算法中存在可調(diào)參數(shù)，能夠有效調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的控制性能。

技術(shù)方案：本發(fā)明根據(jù)火電機組負荷控制系統(tǒng)的動態(tài)特性，設(shè)計基于新型性能指標的多變量預(yù)測控制方法，并將該方法應(yīng)用于負荷系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制中。在新的性能指標中僅考慮機組負荷的單步預(yù)測偏差及偏差的變化率，符合控制原理，能夠減少算法計算量，實現(xiàn)快速控制；在機組負荷控制過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)鍋爐側(cè)和蒸汽側(cè)的動態(tài)協(xié)調(diào)，加快負荷響應(yīng)速度，實現(xiàn)機組穩(wěn)定經(jīng)濟運行。同時，該方法中可通過調(diào)節(jié)控制參數(shù)，對控制系統(tǒng)的控制性能進行有效的調(diào)節(jié)。

本發(fā)明的實現(xiàn)步驟如下：

步驟1：分別以汽機調(diào)門開度u₁，鍋爐燃燒率u₂為階躍量，獲取機組負荷y₁和主蒸汽壓力y₂的階躍響應(yīng)值；通過最小二乘系統(tǒng)辨識方法對上述響應(yīng)數(shù)據(jù)進行擬合，得到下列傳遞函數(shù)：以汽機調(diào)門開度u₁為輸入，負荷y₁為輸出的汽機調(diào)門—負荷傳遞函數(shù)G₁₁；以鍋爐燃燒率u₂為輸入，負荷y₁為輸出的燃燒率—負荷傳遞函數(shù)G₁₂；以汽機調(diào)門開度u₁為輸入，主蒸汽壓力y₂為輸出的汽機調(diào)門—主蒸汽壓力傳遞函數(shù)G₂₁；以鍋爐燃燒率u₂為輸入，主蒸汽壓力y₂為輸出的燃燒率—主蒸汽壓力傳遞函數(shù)G₂₂；