[發明專利]一種基于預測算法的串級主蒸汽溫度控制系統及其方法

在審

• 申請號: 202111178312.8
• 申請日: 2021-10-09
• 公開（公告）號: CN113932215A
• 公開（公告）日: 2022-01-14
• 發明（設計）人: 欒叢超;吳濤;杜保華;吳智群;張建剛;柴勝凱
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: F22G5/00
• 分類號: F22G5/00;F22G5/12
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陳翠蘭

1.一種基于預測算法的串級主蒸汽溫度控制系統，其特征在于，包括主預測控制器、副預測控制器和被控對象，其中被控對象包括導前區和惰性區；

主預測控制器的輸入端連接主蒸汽溫度指令接收模塊和主蒸汽溫度測量模塊，副預測控制器的輸入端分別連接主預測控制器的輸出端和導前汽溫測量模塊，副預測控制器的輸出端連接導前區，導前區的輸出端分別連接惰性區和導前汽溫測量模塊的輸入端，且經導前汽溫測量模塊連接至副預測控制器，形成副預測控制器回路，惰性區的輸出端經主蒸汽溫度測量模塊連接至主預測控制器，形成主預測控制器回路；

主預測控制器接收主蒸汽溫度指令接收模塊的信號指令以及主蒸汽溫度測量模塊所輸出的測量數據后，基于狀態空間模型預測算法后輸出導前汽溫操作變量至副預測控制器；

副預測控制器接收主預測控制器輸出的導前汽溫操作變量以及導前汽溫測量模塊所輸出的測量數據后，基于狀態空間模型預測算法后輸出噴水減溫執行值至導前區。

2.根據權利要求1所述的一種基于預測算法的串級主蒸汽溫度控制系統，其特征在于，主蒸汽溫度指令接收模塊所接收的指令信號為主蒸汽溫度給定值，主蒸汽溫度測量模塊所輸出的測量數據為主蒸汽溫度測量值。

3.根據權利要求1所述的一種基于預測算法的串級主蒸汽溫度控制系統，其特征在于，導前汽溫測量模塊所輸出的測量數據為導前汽溫測量值。

4.根據權利要求1所述的一種基于預測算法的串級主蒸汽溫度控制系統，其特征在于，主預測控制器和副預測控制器中基于狀態空間模型預測算法，具體包括如下步驟：

狀態空間模型預測；

滾動優化。

5.根據權利要求4所述的一種基于預測算法的串級主蒸汽溫度控制系統，其特征在于，狀態空間模型預測為被控對象經過線性化、無量綱化的基礎上對于下一時刻輸出值進行預測，線性化、無量綱化后的預測模型應具有如下線性離散時間系統的狀態空間形式：

x(k+1)＝Ax(k)+Bu(k)；

y(k)＝Cx(k)；

其中，x(k)為狀態變量；u(k)為控制輸入變量；y(k)為被控變量輸出；A為系統矩陣；B為輸入矩陣；C為輸出矩陣；

輸入、輸出無量綱化采用的無量綱因子取為1；

主預測控制器和副預測控制器的預測模型在如下導前區與惰性區模型設計得出：

其中，G₁(s)為被控對象導前汽溫的傳遞函數；G₁(s)為被控對象主蒸汽溫度的傳遞函數；s為復頻率。

6.根據權利要求4所述的一種基于預測算法的串級主蒸汽溫度控制系統，其特征在于，滾動優化為：

串級預測控制下，主控制器的目標函數為：

其中，J為目標函數；Γ_θy1,i為往后第i個時刻預測的主蒸汽溫度控制偏差的加權因子；Γ_θu1,i為往后第i個時刻預測控制增量的加權因子；θ_c1(k+i|k)為主蒸汽溫度預測值；k+i|k為k時刻對k+i時刻的預測；θ_r1(k+i)為k+i時刻的主蒸汽溫度給定值；Δθ₂(k+i-1)為k+i-1時刻的導前汽溫給定值的變化量；

副控制器的目標函數為：

其中，J為目標函數；Γ_θy2,i為往后第i個時刻預測的導前汽溫控制偏差的加權因子；Γ_θu2,i為往后第i個時刻預測控制增量的加權因子；θ_c2(k+i|k)為導前汽溫預測值；k+i|k為k時刻對k+i時刻的預測；θ₂(k+i)為k+i時刻的導前汽溫給定值，即由主控制器輸出決定；ΔW_b(k+i-1)為k+i-1時刻的減溫水變化量。