[發(fā)明專利]一種微型燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)供系統(tǒng)抗擾預(yù)測(cè)控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010423642.8
• 申請(qǐng)日: 2020-05-19
• 公開（公告）號(hào): CN111596546B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘蕾;陳琛;周娣;沈炯;張俊禮;劉西陲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B13/04
• 分類號(hào): G05B13/04
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 徐紅梅

本發(fā)明公開了一種微型燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)供系統(tǒng)抗擾預(yù)測(cè)控制方法，包括采集微型燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)供系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，分別辨識(shí)轉(zhuǎn)速系統(tǒng)和溫度系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型，建立熱電聯(lián)供系統(tǒng)的整體控制模型；基于熱電聯(lián)供系統(tǒng)整體控制模型建立廣義擴(kuò)增狀態(tài)觀測(cè)器；基于廣義擴(kuò)增狀態(tài)觀測(cè)器建立穩(wěn)定預(yù)測(cè)控制的預(yù)測(cè)模型；建立穩(wěn)定預(yù)測(cè)控制器，調(diào)節(jié)燃料量和一次水旁路閥開度，控制轉(zhuǎn)速和二次供水溫度。本發(fā)明將系統(tǒng)非線性、模型失配和擾動(dòng)集總一個(gè)擾動(dòng)，利用廣義擴(kuò)增狀態(tài)觀測(cè)器對(duì)估計(jì)集總擾動(dòng)和狀態(tài)量，通過(guò)前饋補(bǔ)償?shù)玫筋A(yù)測(cè)模型，然后設(shè)計(jì)穩(wěn)定預(yù)測(cè)控制器，在保證系統(tǒng)穩(wěn)定性的同時(shí)，有效提高了系統(tǒng)抗擾性能，具有跟蹤速度快、超調(diào)量小和抗模型失配和干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微型燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)供系統(tǒng)控制技術(shù)，特別是涉及一種微型燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)供系統(tǒng)抗擾預(yù)測(cè)控制方法。

背景技術(shù)

分布式能源系統(tǒng)相較于傳統(tǒng)集中供能系統(tǒng)，能在用戶端直接向用戶提供各種形式能量，實(shí)現(xiàn)能量的梯級(jí)利用。微型燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)供(MGT-CHP)系統(tǒng)是一種重要的分布式能源形式，具有清潔、高效和結(jié)構(gòu)靈活等特點(diǎn)。然而，由于微型燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)供系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)具有大熱慣性、多變量強(qiáng)耦合、輸入約束、非線性和未知干擾等復(fù)雜特性，PID方法已經(jīng)無(wú)法滿足性能要求。現(xiàn)有的微型燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)供系統(tǒng)的預(yù)測(cè)控制系統(tǒng)不能保證閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性；且現(xiàn)有的微型燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)供系統(tǒng)的控制方法無(wú)法在控制器設(shè)計(jì)階段考慮控制量約束，且不能同時(shí)調(diào)節(jié)熱負(fù)荷和電負(fù)荷。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是提供一種微型燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)供系統(tǒng)抗擾預(yù)測(cè)控制方法，來(lái)提高系統(tǒng)抗擾性能，進(jìn)而提高微型燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)供系統(tǒng)控制品質(zhì)。

技術(shù)方案：本發(fā)明的微型燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)供系統(tǒng)抗擾預(yù)測(cè)控制方法，包括以下步驟：

(1)采集微型燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)供系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，包括燃料量、一次水旁路閥開度、轉(zhuǎn)速和二次供水溫度；

(2)分別辨識(shí)轉(zhuǎn)速系統(tǒng)和溫度系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型，然后建立熱電聯(lián)供系統(tǒng)的整體控制模型；

(3)基于熱電聯(lián)供系統(tǒng)整體控制模型建立廣義擴(kuò)增狀態(tài)觀測(cè)器；

(4)基于廣義擴(kuò)增狀態(tài)觀測(cè)器建立穩(wěn)定預(yù)測(cè)控制的預(yù)測(cè)模型；

(5)建立穩(wěn)定預(yù)測(cè)控制器，調(diào)節(jié)燃料量和一次水旁路閥開度，控制轉(zhuǎn)速和二次供水溫度。

進(jìn)一步的，步驟(2)包括以下步驟：

(21)基于燃料量和轉(zhuǎn)速的數(shù)據(jù)建立轉(zhuǎn)速系統(tǒng)的過(guò)程模型，其形式如下：

其中，x₁(k)是在離散k時(shí)刻的轉(zhuǎn)速系統(tǒng)的狀態(tài)量，y₁(k)是在離散k時(shí)刻的轉(zhuǎn)速，u₁(k)是在離散k時(shí)刻的燃料量，(A₁,B₁,C₁,a₁,b₁)表示轉(zhuǎn)速系統(tǒng)的參數(shù)；

(22)基于燃料量、一次旁路閥開度和二次供水溫度系統(tǒng)建立溫度系統(tǒng)的過(guò)程模型，其形式如下：

其中，x₂(k)是在離散k時(shí)刻的溫度系統(tǒng)的狀態(tài)量，y₂(k)是在離散k時(shí)刻的二次供水溫度，u(k)在離散k時(shí)刻的微型燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)供系統(tǒng)控制量，u(k)＝[u₁(k) u₂(k)]^T，T表示矩陣轉(zhuǎn)置符號(hào)，u₂(k)是在離散k時(shí)刻的一次水旁路閥開度，(A₂,B₂,C₂,a₂,b₂)表示溫度系統(tǒng)的參數(shù)；

(23)建立熱電聯(lián)供系統(tǒng)的整體控制模型，其形式如下：