[發明專利]一種氨法脫硫系統的擾動抑制預測控制方法

有效

• 申請號: 201910836219.8
• 申請日: 2019-09-05
• 公開（公告）號: CN110471291B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 李益國;姜昊
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 饒欣

本發明公開了一種氨法脫硫系統的擾動抑制預測控制方法，利用擴增狀態空間模型，建立擾動模型集，結合貝葉斯概率加權的方法，得到平均預測模型，通過預測控制方法，采用新的目標函數，實現進氨水流量對循環漿液pH值的良好控制，能夠很好地應對氨法脫硫過程的大遲延、大慣性特性。同時考慮不可測擾動對脫硫系統的影響，使系統獲得了更好的抗干擾能力，能夠在受不可測擾動影響下，快速識別擾動并抑制擾動對系統的影響，總體提高了脫硫系統的控制品質，進一步促進了脫硫系統經濟環保運行。

技術領域

本發明涉及熱工自動控制領域，特別是涉及一種氨法脫硫系統的擾動抑制預測控制方法。

背景技術

煙氣氨法脫硫作為一項較新的環保技術，雖然具有很多其它脫硫方法無可比擬的優點，但同樣也面臨著許多問題：氨作為危險品，若加氨量或加氨的方式不當，會造成二次污染并影響脫硫效率；增加吸收劑氨濃度有利于提高脫硫效率，但同時也會增加氨逃逸量；濃縮液過飽和將不利于SO₂的吸收且容易結晶堵塞裝置；氨法脫硫系統是一個典型的具有非線性及大慣性特性，干擾量較多的系統。因此，操作和控制好電廠煙氣脫硫裝置，可以保證電廠的達標排放和經濟運行。

氨法脫硫系統中，需要操作和控制的變量較多，其中最為突出的就是循環漿液pH值。pH值反應了吸收塔中脫硫劑的酸堿度，它的大小影響到反應漿液的品質，間接影響到脫硫效率及副產物品質。整個脫硫過程非常復雜，加氨后對脫硫效率和循環液pH值的影響具有很大的慣性和滯后；同時氨法脫硫過程是一個化學反應過程，具有強烈的非線性特征，易受不可測擾動的影響?？傊?，氨法脫硫系統中，慣性大，且煙氣流量、煙氣SO₂濃度、氨水濃度等干擾眾多。在這種情況下采用傳統的PID控制方案，根本無法解決控制系統穩定性和控制系統品質之間的矛盾，必然會引起控制系統的不穩定和振蕩。尤其是在受到未知擾動影響時，常規控制方案更是難以取得令人滿意的控制效果。

發明內容

發明目的：本發明的目的是提供一種氨法脫硫系統的擾動抑制預測控制方法，能夠解決系統穩定性和系統品質之間的矛盾。

技術方案：為達到此目的，本發明采用以下技術方案：

本發明所述的氨法脫硫系統的擾動抑制預測控制方法，包括以下步驟：

S1：以脫硫塔的氨水流量作為控制量，以循環漿液pH作為被控量，在穩態工況下進行開環階躍響應試驗，獲取控制量與被控量之間的傳遞函數，得到被控對象的辨識模型；

S2：將循環漿液pH對氨水流量的傳遞函數轉換為帶擾動項的系統狀態空間模型；所述步驟S2中的系統狀態空間模型如下式所示：

式中，x_d(k)表示k時刻的系統狀態變量，x_d(k+1)表示k+1時刻的系統狀態變量，u(k)表示k時刻的控制量，y(k)表示k時刻的被控量，d(k)表示k時刻的擾動量，A_d表示x_d(k)的系數矩陣，B_d表示u(k)的系數矩陣，B_rd表示d(k)的系數矩陣，C_d表示x_d(k)的系數矩陣；

S3：選取階躍輸出擾動模型、階躍輸入擾動模型、斜坡輸入擾動模型和周期輸入擾動模型這四個擾動模型按順序組成擾動模型集；針對擾動模型集中的每一個擾動模型，將步驟S2得到的系統狀態空間模型轉換為增量狀態空間模型，再將擾動增量項和系統輸出項作為擴增量對狀態變量進行擴增，得到擴增狀態變量和擴增狀態空間模型；所述步驟S3中的擴增狀態空間模型如下式所示：