[發明專利]一種用于脫硝控制系統的多模型自適應控制方法

在審

• 申請號: 201710590060.7
• 申請日: 2017-07-19
• 公開（公告）號: CN107272413A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 尹子劍;金秀章;丁續達;劉瀟;張少康;張琨;張揚
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 北京中海智圣知識產權代理有限公司11282
• 代理人: 楊樹芬

技術領域

本發明屬于脫硝控制領域，具體涉及一種用于脫硝控制系統的多模型自適應控制方法。

背景技術

目前火電廠普遍采用串級控制系統進行SCR脫硝系統出口氮氧化物(NOx)濃度控制，出口NOx濃度為主調節參數，氨氣流量為副調節參數，主、副調節器均采用單一的PID控制。通過副回路的調節使噴按量能夠快速跟蹤主調節器輸出，通過主回路的調節使出口NOx濃度跟蹤出口NOx濃度設定值。

火電廠采用串級控制系統進行SCR脫硝系統出口NOx濃度的控制過程中，串級控制系統中主PID采用單一的PID參數，但是，由于電廠的負荷由電網需求決定，一天之中可能變化較大，而負荷的改變會引起被控對象動態特性的改變，單一的PID控制將不能適應對象動態特性的改變，對噴按量的調節不能及時的跟蹤SCR出口NOx濃度的變化，引起出口NOx濃度產生較大波動，這是目前電廠脫硝系統出口NOx濃度經常超標的主要原因，導致電廠經常受到環保部門的懲罰。

例如，申請號201610235007.0的專利文獻公開了一種火電廠SCR脫硝控制方法，包括：獲取SCR反應器的出口氮氧化物濃度測量值和SCR反應器的出口氮氧化物濃度設定值：將其相減得到氮氧化物濃度偏差值；將其輸入主PID控制器的輸入端，得到主PID控制器輸出的氨氣流量需求值，獲取SCR反應器的入口氮氧化物濃度測量值和協調系統鍋爐主控輸出指令；根據其對氨氣流量需求值進行修正，得到氨氣流量設定值；獲取氨氣流量測量值，將其與氨氣流量設定值相減，得到氨氣流量偏差值；將其輸入副PID控制器的輸入端，得到副PID控制器輸出的噴氨流量控制指令，能夠增強了控制系統對負荷變化的響應速度，保證了控制系統的調節品質。但是該發明主PID和副PID均需要進行修正，比較復雜。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種能夠在不同負荷下，在脫硝系統動態特性變化的情況下，均能實現最優控制效果、減少SCR出口NOx濃度波動、控制思路簡單和易于實現的控制方法。

本發明解決問題的技術方案是：提供一種用于脫硝控制系統的多模型自適應控制方法，所述控制方法應用于包括SCR脫硝系統、主PID控制器和副PID控制器的脫硝噴氨控制系統中，主PID控制器和副PID控制器采用串級連接的方式進行控制，其特征在于，包括如下步驟：

S1.建立被控對象在不同負荷下的子模型：

將串級控制中的副回路連同SCR脫硝系統一起作為被控對象，在不同負荷下分別辨識對象模型，將辨識出的m個模型作為m個子模型；

S2.針對m個子模型分別設計PID控制器：

針對建立好的m個子模型，分別設計對應的PID控制器并在simulink中運用臨界比例帶法整定每個PID控制器對應的參數；

S3.測量得到被控對象輸出和各子模型輸出；

S4.根據如下公式得到被控對象輸出與各子模型輸出的偏差：

e_i(k)＝y_i(k)-y_p(k),i＝1,2,...m……(1)

公式(1)中：m為子模型個數，yi(k)為各子模型輸出，y_p(k)為被控對象輸出；

S5.按如下公式求取各控制器權值w_i：

公式(2)、(3)中：J_i(k)為指標函數，r>0為當前時刻匹配誤差的權重，η>0為過去時刻匹配誤差權重，0<ρ<1為過去時刻誤差遺忘因子，L為所取歷史匹配誤差的時域長度；

S6.將各控制器的控制量u₁(k)～u_m(k)加權輸出得到全局控制量u_p(k)

S7.將全局控制量分別送入被控對象及子模型，進行控制；

S8.返回S3。

進一步的，S1中選取不同負荷的范圍覆蓋電廠正常運行時所能達到的所有負荷值。

進一步的，S2中主PID控制器的參數通過主PID控制器與其對應的子模型串級的形式下確定。

本發明的有益效果為：

1、本發明所述控制方法能夠在不同負荷下，在脫硝系統動態特性變化的情況下均能實現最優控制效果，能夠使噴按量的變化及時的跟蹤出口NOx濃度的變化，有效的減少SCR出口NOx濃度波動，滿足環保要求。

2、本發明所述控制方法控制思路簡單，在電廠DCS中易于實現。

附圖說明