[發明專利]基于廣義預測控制的燃氣輪機IGV開度控制方法及裝置

在審

• 申請號: 202310706624.4
• 申請日: 2023-06-14
• 公開（公告）號: CN116498440A
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 衛星光;肖俊峰;胡孟起;夏林;連小龍;王一豐;姜世杰;田新平
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: F02C7/057
• 分類號: F02C7/057
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 劉靜

1.一種基于廣義預測控制的燃氣輪機IGV開度控制方法，其特征在于，包括：

建立燃氣輪機IGV開度到排氣溫度間的傳遞函數模型，并基于歷史運行數據辨識初始參數；

利用所述初始參數建立燃氣輪機IGV開度的預測模型，并預測不同控制量下的對象輸出；

引入階梯因子并對所述控制量進行滾動優化得到目標控制量，作為IGV開度控制指令；

采用遞推最小二乘法在線辨識對預測模型的參數進行校正。

2.根據權利要求1所述基于廣義預測控制的燃氣輪機IGV開度控制方法，其特征在于，所述建立燃氣輪機IGV開度到排氣溫度間的傳遞函數模型，并基于歷史運行數據辨識初始參數的過程為：

利用燃氣輪機IGV開度與排氣溫度的對應關系建立傳遞函數模型其中，K為增益系數，T為慣性時間常數，s為拉普拉斯算子，τ為純遲延時間；

以ITAE為指標，根據粒子群算法計算K、T、τ取不同值時的ITAE指標值，ITAE指標值最小時的K、T、τ即為辨識結果，將此時K、T、τ作為所述預測模型的初始參數。

3.根據權利要求2所述基于廣義預測控制的燃氣輪機IGV開度控制方法，其特征在于，所述預測模型的初始參數為傳遞函數模型轉化為差分方程后，差分方程的參數。

4.根據權利要求1所述基于廣義預測控制的燃氣輪機IGV開度控制方法，其特征在于，采用遞推最小二乘法在線辨識時通過設置遺忘因子對歷史數據進行篩選，所述遺忘因子的取值范圍為0.95-1.0。

5.根據權利要求1所述基于廣義預測控制的燃氣輪機IGV開度控制方法，其特征在于，所述利用所述初始參數建立燃氣輪機IGV開度的預測模型，并預測不同控制量下的對象輸出的過程為：

根據廣義預測控制原理建立IGV溫度控制對象的CARIMA模型：

其中，ε(k)為噪聲，Δ＝1-z^-1，A(z^-1)、B(z^-1)、C(z^-1)是z^-1的多項式，n_a為系統階數，n_b與對象遲延特性有關，C(z^-1)通常取1；

引入丟番圖方程：1＝E_j(z^-1)A(z^-1)Δ+z^-jF_j(z^-1)j＝1,2,…，將CARIMA模型與丟番圖方程聯立再轉為差分方程形式得到：

其中，為模型預測輸出；

令G_j(z^-1)＝E_j(z^-1)B，其中：G_j(z^-1)＝g₀+g₁z^-1+…+g_j-1z^-j+1，由于E_j(z^-1)C(z^-1)ε(k+j)項含未來噪聲，計算預估值時將其忽略，有：

寫成矩陣形式，有：其中，

N為預測時域大小，N_u為控制時域大小，f＝HΔu(k)+Fy(k)，

6.根據權利要求5所述基于廣義預測控制的燃氣輪機IGV開度控制方法，其特征在于，所述引入階梯因子并對所述控制量進行滾動優化得到目標控制量的過程為：

引入性能指標J：其中，λ為待調系數，y為輸出排氣溫度，w為排氣溫度的設定值；

引入階梯因子η：則對于矩陣有：

性能指標J為：

當時，控制規律為：則控制量為：u(k)＝u(k-1)+Δu(k)。