[發(fā)明專利]一種基于擾動抑制預(yù)測控制的火電機組協(xié)調(diào)控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210176473.1
• 申請日: 2022-02-24
• 公開（公告）號: CN114706301A
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 杜武榮;林松青;李耀亮;薛曉峰;聶永坤;李向東;劉壹州;梁曉斌;徐中元;徐俊;莊淑熙;潘喜良;林興銘;詹新民;戴海鵬;黃學(xué)輝;吳祥國
• 申請（專利權(quán)）人: 華能羅源發(fā)電有限責(zé)任公司
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司 32206
• 代理人: 許小莉

本發(fā)明公開一種基于擾動抑制預(yù)測控制的火電機組協(xié)調(diào)控制方法，該方法包括如下步驟：步驟S1：根據(jù)預(yù)測模型建立輸出被調(diào)量的預(yù)測方程；步驟S2：采用性能指標函數(shù)優(yōu)化計算輸入控制量；步驟S3：引入設(shè)定值濾波器對參考設(shè)定值進行過渡處理。本發(fā)明能夠有效提升火電機組協(xié)調(diào)系統(tǒng)抗擾動的能力，能夠解決火電機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中控制作用速率、幅值的受限優(yōu)化問題，且控制快速、準確，控制性能優(yōu)異，機組運行穩(wěn)定可靠。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃煤發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于擾動抑制預(yù)測控制的火電機組協(xié)調(diào)控制方法。

背景技術(shù)

目前，火電機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)大多基于傳統(tǒng)PID控制策略進行設(shè)計，采用了負荷指令前饋+PID反饋的調(diào)節(jié)方案。但是對于煤種多變、機組控制及測量設(shè)備不精確、運行參數(shù)經(jīng)常與設(shè)計參數(shù)存在較大偏差的情況下，常規(guī)控制手段已難以保證控制品質(zhì)，控制效果會明顯變差。因此需要設(shè)計一種能夠快速抑制擾動的先進的協(xié)調(diào)控制策略。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于擾動抑制預(yù)測控制的火電機組協(xié)調(diào)控制方法，既能保證設(shè)定值的跟蹤能力，又能實現(xiàn)快速擾動抑制，優(yōu)化協(xié)調(diào)系統(tǒng)控制品質(zhì)。

技術(shù)方案：為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于擾動抑制預(yù)測控制的火電機組協(xié)調(diào)控制方法，該方法包括以下的步驟：

步驟S1：根據(jù)預(yù)測模型建立輸出被調(diào)量的預(yù)測方程；

步驟S2：采用性能指標函數(shù)優(yōu)化計算輸入控制量；

步驟S3：引入設(shè)定值濾波器對參考設(shè)定值進行過渡處理。

進一步地，所述步驟S1中所述預(yù)測模型采用受控自回歸滑動平均模型，具體表示為：

其中，A、B、C分別為關(guān)于后移算子z^-1的多項式；y為預(yù)測輸出被調(diào)量；u為輸入控制量；θ為可測擾動量；ξ為零均值白噪聲序列；Δ＝1-z^-1為差分算子；t為采樣時刻。

更進一步地，步驟S1中所述根據(jù)預(yù)測模型建立輸出被調(diào)量的預(yù)測方程，具體表示為：

其中，為輸出預(yù)測向量；ΔU為輸入控制增量向量；Δθ擾動增量向量；ζ為自由響應(yīng)系數(shù)向量；G和H為系統(tǒng)矩陣。

進一步地，所述步驟S2中所述性能指標函數(shù)采用控制時域內(nèi)的控制序列最小化為目標，具體表示為：

其中，式中，為基于當(dāng)前t時刻已知信息預(yù)測將來k個采樣周期的被控量輸出值；r(t+k)為對應(yīng)時刻的參考設(shè)定值序列；Δu(t+k-1)為t+k-1時刻的控制增量值；N_p1與N_p2分別為預(yù)測時域的起點時刻與終點時刻；N_c為控制時域，即需求解的控制步數(shù)，λ(k)為控制增量加權(quán)序列。

進一步地，所述步驟S3中所述引入設(shè)定值濾波器，參考設(shè)定的過渡值是通過采用閉環(huán)動態(tài)特性與期望的設(shè)定值動態(tài)過渡過程之間的計算得出，具體表示為：

其中，ψ為濾波器；和為濾波因子。

優(yōu)選地，的取值在0到1之間。

更進一步地，預(yù)測控制器的控制輸出計算基于通過最小化性能指標J，得出最優(yōu)的控制量序列u(t),u(t+1),…u(t+Nc-1)，通過反饋校正實現(xiàn)預(yù)測模型的輸出預(yù)測趨近于設(shè)定值r(t+k)，僅僅將u(t)應(yīng)用于實際控制，后續(xù)再重復(fù)計算，實現(xiàn)滾動優(yōu)化。

本發(fā)明具有以下的有益效果：