[發明專利]一種基于循環流化床機組的多變量約束預測控制方法

有效

• 申請號: 201710579652.9
• 申請日: 2017-07-17
• 公開（公告）號: CN107270283B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 何鵬;馬宏;應春
• 申請（專利權）人: 安徽電氣工程職業技術學院;國網安徽省電力有限公司培訓中心;國家電網公司
• 主分類號: F23C10/28
• 分類號: F23C10/28
• 代理公司: 合肥輝達知識產權代理事務所(普通合伙) 34165
• 代理人: 汪守勇

一種基于循環流化床機組的多變量約束預測控制方法，涉及循環流化床AGC控制的研究領域。包括以下的步驟：確定控制對象的AGC運行工況區間，劃分工況點；獲得4個工況點下的控制對象階躍響應系數；獲得4個工況點下的控制對象狀態空間近似表述形式；獲取由不同工況點子模型組成的線性變參數模型；獲取預測控制算法的預測模型；進行預測控制算法的滾動優化，計算獲得最優控制量；進行預測控制算法的反饋校正。本發明充分利用一次風量對于循環流化床鍋爐“積碳”和蓄熱的動態影響，提高機組AGC負荷跟蹤速率。可提高描述循環流化床機組顯著非線性特征的能力，能夠更加準確的描述控制對象的特性，減小模型失配對控制算法性能的影響。

技術領域

本發明涉及循環流化床AGC控制的研究領域，具體是涉及一種基于循環流化床機組的多變量約束預測控制方法。

背景技術

循環流化床鍋爐(Circulating Fluidized Bed Boiler，CFBB)燃燒效率高、燃料適應性廣、燃燒污染低、脫硫效率高，在能源緊缺和環境保護的大背景之下，其應用前景非常廣闊。然而循環流化床機組是一個非常復雜的多變量系統，具有非線性、大延遲、大慣性和強耦合等特性，且在結構上與常規工業煤粉鍋爐機組存在較大的差異，目前針對CFBB機組AGC控制研究的主要有以下兩個問題：其一，AGC控制結構研究較少，工程實踐中直接套用傳統煤粉鍋爐機組的控制結構，無法充分利用CFBB的特性；其二，控制策略有待改進，PID加前饋解耦的傳統控制方案無法獲得理想的控制效果，尤其是AGC的負荷跟蹤性能較差。

針對第二個問題，不少學者進行了深入的研究，將預測控制算法應用于CFBB機組的AGC控制問題中，并且也取得了一定的效果。而針對預測控制算法在CFBB機組AGC控制方面的應用，主要存在以下的問題：

(1)預測控制算法的研究基于單一工況進行，未考慮CFBB對象的非線性特征；

(2)未考慮涉及的各類輸入輸出約束問題；

(3)預測模型主要采用傳遞函數的形式，消除不可測擾動影響的能力有待增強。

綜上，對于循環流化床機組的控制研究而言，提出充分利用機組特性的新型控制結構，并在此基礎上設計新型控制策略，以此應對對象非線性、大延遲、大慣性和強耦合等特性，就顯得尤為重要了。

發明內容

針對目前存在的上述技術問題，本發明提供了一種基于循環流化床機組的多變量約束預測控制方法。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案為：

一種基于循環流化床機組的多變量約束預測控制方法，包括以下步驟：

S1：確定控制對象的AGC運行工況區間，劃分工況點

針對具體循環流化床機組控制對象的特性，確定AGC運行區間，取

Θ＝{Ne|Ne∈[40％ECR,110％ECR]} (1)

式(1)中，Θ為AGC的運行區間，Ne為機組功率(MW)，ECR為機組額定工況，40％ECR為低負荷運行狀態，110％ECR為出力超發運行狀態；

在上述區間范圍內，以20％ECR為間隔，選取4個具體工況點，即40％ECR、60％ECR、80％ECR和100％ECR；

S2：獲得4個工況點下的控制對象階躍響應系數

在上述4個工況點，對實際電廠對象進行階躍響應動態實驗；以其中第l個工況點為例，設該對象有m維控制輸入、p維輸出，則獲取的相應階躍響應系數矩陣A_l,i，如式(2)所示：

式(2)中，m為輸入量的個數，p為輸出量的個數，N為模型長度，l為工況點個數；