[發明專利]基于拉蓋爾函數模型的火電單元機組負荷預測PID控制方法

在審

• 申請號: 201810843019.0
• 申請日: 2018-07-27
• 公開（公告）號: CN109062030A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 喬東東;郭偉;李濤;高嚴凱;李明家
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

1.基于拉蓋爾函數模型的火電單元機組負荷預測PID控制方法，火電單元機組負荷系統包括控制系統和受控系統，其特征在于，具體操作步驟如下：

S1，將控制系統的控制輸出U(k)作為受控系統的輸入，受控系統輸出Y(k)；

S2，利用受控系統的輸出Y(k)進行拉蓋爾函數預測模型參數辨識；

S3，將控制系統的控制輸出U(k)作為模型輸入傳輸到拉蓋爾函數預測模型中，通過拉蓋爾函數預測模型得到模型預測輸出Y_M(k+1)；

S4，利用受控系統的輸出Y(k)對模型預測輸出Y_M(k+1)進行反饋矯正，反饋矯正后得到補償模型預測輸出Y_P(k+1)；

S5，利用PID控制算法滾動優化模型預測輸出，得到新的控制輸出U(k+1)；

S6，重復步驟S1-S5，實現火電單元機組負荷系統的穩定運行。

2.根據權利要求1所述的基于拉蓋爾函數模型的火電單元機組負荷預測PID控制方法，其特征在于，所述的火電單元機組負荷系統滿足數學模型：

其中，y_i是第i個系統輸出，共有m個系統輸出，u_j是第j個系統輸入，共有n個系統輸入，G_ij(z^-1)是第i個輸出對第j個輸入的傳輸函數，i＝1,…,m；j＝1,…,n。

3.根據權利要求1所述的基于拉蓋爾函數模型的火電單元機組負荷預測PID控制方法，其特征在于，所述的控制系統控制輸出U(k)滿足公式：

其中，ΔU(k)為系統輸入增量，K＝diag(K₁,…,K_m)_m×mM，K_{i(i＝1,...,m)}＝[1 0… 0]_1×M，M是模型控制時域，是系統最優控制增量。

4.根據權利要求1所述的基于拉蓋爾函數模型的火電單元機組負荷預測PID控制方法，其特征在于，所述的拉蓋爾函數預測模型參數是模型中的系數矩陣C，可以通過帶遺忘因子的最小二乘法在線辨識：

其中，Δy_i(k)是k時刻第i個系統輸出的輸出增量，ΔL_i(k)是k時刻第i個系統輸出的模型狀態增量，λ_i為遺忘因子，取值范圍為0.9～0.99,C_i(0)＝[0.001,0.001,0.001],P(0)＝10^8I，I為單位矩陣，i＝1,…,m。

5.根據權利要求1所述的基于拉蓋爾函數模型的火電單元機組負荷預測PID控制方法，其特征在于，所述的模型預測輸出Y_M(k+1)滿足公式：

Y_M(k+1)＝SH_lΔL(k)+ΦY_M(k)+SH_uΔU_M(k)

其中，ΔL(K)是模型狀態增量，ΔU_M(k)是模型輸入狀態增量，

S＝diag(S₁,…,S_m)_Pm×Pm，

Φ＝diag(Φ₁,…,Φ_m)_mP×m，

Φ_{i(i＝1,…,m)}＝[1 1 … 1]^T_P×1，

η＝1-a²，

上式中a是拉蓋爾函數模型的極點，N是拉蓋爾函數模型的級數，C是拉蓋爾函數模型的系數矩陣，P是模型預測步長。