[發明專利]一種基于智能模型預測控制的脫硝優化控制算法

在審

• 申請號: 201711315194.4
• 申請日: 2017-12-12
• 公開（公告）號: CN109917641A
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 張成偉;劉小蒙;孫雪平;任靜
• 申請（專利權）人: 南京凱盛國際工程有限公司
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 北京挺立專利事務所(普通合伙) 11265
• 代理人: 倪鉅芳

一種基于智能模型預測控制的脫硝優化控制算法，分別針對被控制對象和操縱對象采集歷史數據，采用自學習算法分析當前工況，自動計算被控對象的目標值和上、下限值；建立預測模型，預測系統在未來一段時間內的變化趨勢；根據學習得到的約束條件和性能要求滾動地求解最優控制作用，并實施當前控制；檢測實時信息，修正未來預測趨勢，進行反饋校正，該算法可以直觀查看預測優化趨勢，該算法配套云分析平臺，可以自行組態界面、圖形、自定義數據分析，并支持PC、移動端訪問，該算法明顯減少氨水使用量，提高NOx排放標準，達到節能降耗、提升經濟效益的目的；可以實時自動調整控制效果，減少人工干預；維護簡單，部署方便的效果，該算法為脫硝優化控制開辟了新的途徑。

技術領域

本專利涉及工業過程優化控制技術、預測控制技術以及智能控制領域，特別是水泥行業脫硝優化控制中，一種基于智能模型預測控制的脫硝優化控制算法。

背景技術

目前，水泥制造企業的脫硝產業中，其NO_X排放量占整個工業NO_X排放量10％以上，其對環境污染造成的直接影響非常大；當前水泥脫硝主要采用非催化還原技術(SNCR)，即通過在高溫區噴入氨水對NO_X含量進行控制；從2013年開始，環保要求日益嚴格，未來NO_X排放標準將從400mg/m³提高到100mg/m³；

現有技術中，脫硝控制主要存在以下三種方式：人工控制、自動控制和專家優化控制三種方式，這三種現有脫硝控制都存在較大的技術缺陷和不足，其中：

1.人工控制存在操作員工作量大，NO_X控制時無法穩定控制和單位氨水使用量過高等問題；

2.自動控制存在擾動大、控制滯后和難以適應多個工況的問題；

3.專家優化控制存在投資成本高、部署復雜和維護困難的問題。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種基于智能模型預測控制的脫硝優化控制算法(以下簡稱Smart MPC算法)，該算法結合自學習和模型預測控制(MPC)算法形成一種新的智能控制算法，可以有效解決目前脫硝控制中存在的氨水耗費量大、人工成本高、擾動大、控制滯后、部署困難、維護復雜等問題，而且工作效率高，過程操控穩定方便；

為實現上述目的，本發明提供一種基于智能模型預測控制的脫硝優化控制算法，包括如下步驟：

步驟一、分別針對被控制對象和操縱對象采集歷史數據，采用自學習算法分析當前工況，自動計算被控對象的目標值和上、下限值，無需人工參與設定；

該算法利用歷史數據分析當前工況，根據工況智能計算出氮氧化物(NOx)的濃度目標值與上、下限值；

步驟二、建立預測模型，預測系統在未來一段時間內的變化趨勢；

步驟三、根據給定的(步驟一計算得到的)約束條件和性能要求滾動地求解最優控制作用，并實施當前控制；

步驟四、檢測實時信息，修正未來預測趨勢，進行反饋校正。

進一步的，該算法可以直觀查看預測優化趨勢；

進一步的，該算法可以同時處理穩定系統和含有積分環節的不穩定系統，可以處理多輸入、多輸出以及帶有前饋的模型；

進一步的，該算法大大降低NOx排放濃度標準方差，使排放值穩定在目標值附近，在保證NOx排放值合格的前提下降低氨水用量；

進一步的，該算法無需對現場工藝及設備進行更改即可使用，其對應軟件運行為綠色化運行方式；

進一步的，該算法可以兼容任何windows平臺，無需增加硬件投資；