[發明專利]基于數值優化極值搜索的無模型鍋爐燃燒優化控制方法

有效

• 申請號: 201610173955.6
• 申請日: 2016-03-24
• 公開（公告）號: CN105823080B
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 沈奇;李益國;沈炯;劉西陲;吳嘯
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: F23N5/00
• 分類號: F23N5/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 肖明芳

1.基于數值優化極值搜索的無模型鍋爐燃燒優化控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，采集數據：采集鍋爐燃燒系統k-n至k時刻一個時間窗口內各個時刻的鍋爐效率η(j)和氮氧化物排放值NO_x(j)并設置容許誤差ε，j＝k-n…k，其中n為前n個時刻；

步驟2，對采集到的數據進行處理：計算k-n至k時刻一個時間窗口內的鍋爐效率的平均值η和氮氧化物排放值的平均值NO_x，將η和NO_x分別作為當前k時刻的鍋爐效率和氮氧化物排放值；

步驟3，將當前k時刻鍋爐效率η和氮氧化物排放值NO_x歸一化，計算單目標函數J(k)；

步驟4，計算性能指標隨鍋爐各層操作量的變化梯度g_k：g_k＝(g₁,g₂,g_i…)，采用如下公式計算g_i：

gi=J(k)-J(k-1)ui(k)-ui(k-1),]]>

其中，i代表第i層，i取值為自然數，若||g_k||≤ε，終止后續步驟，u_i(k)即為各層最優操作量，否則繼續步驟5；

步驟5，計算搜索方向d_k；

步驟6，計算步長因子α_k；

步驟7，計算下一時刻待優化的操作量u_i(k+1)；

步驟8，重復步驟2～步驟7，直至算法收斂，得到最優操作量；

步驟2中，采用如下公式計算k-n至k時刻一個時間窗口內的鍋爐效率的平均值η和氮氧化物排放值的平均值NO_x：

η=Σj=k-nkη(j)n+1,]]>

NOx=Σj=k-nkNOx(j)n+1;]]>

步驟3中，通過如下公式計算單目標函數J(k)：

min J＝-a×[η]+b×[NO_X]+A

式中[η]、[NOx]分別為歸一化過后的鍋爐效率和氮氧化物排放值，a和b分別為鍋爐效率項的權重和氮氧化物排放值的權重，A是對輸入輸出違反約束的懲罰項，通過如下公式計算：

A＝∑A_i+A_a，

Ai=max[umin-uiumin,0,ui-umaxumax]2,]]>

Aa=max[k1×Σu0-Σuik1×Σu0,0,k2×Σu0-Σuik2×Σu0]2,]]>

其中，u_i表示第i層操作量開度，u_i變化范圍為u_min～u_max，A_i表示違反該約束的懲罰項；

∑u_i表示總的閥門開度，∑u₀表示未優化時總的閥門開度，總的閥門開度∑u_i在未優化時總的閥門開度∑u₀的k1～k2之間，k1取在0.8～0.95之間，k2取在1.1～1.2之間，A_a表示違反該約束的懲罰項。