[发明专利]一种火电机组过热汽温两级协调预测控制方法

权利要求书

1.一种火电机组过热汽温两级协调预测控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)在稳态工况下，把一级和二级减温喷水控制系统切换到手动状态，并分别进行减温水阀门阶跃响应试验；

(2)利用两点法分别求出以下对象的传递函数：一级导前汽温对一级减温水阀门开度的传递函数W₁₁(s)(℃/%)；一级汽温对一级减温水阀门开度的传递函数W₁(s)(℃/%)；过热汽温对一级减温水阀门开度的传递函数W₃(s)(℃/%)；二级导前汽温对二级减温水阀门开度的传递函数W₂₁(s)(℃/%)；以及过热汽温对二级减温水阀门开度的传递函数W₂(s)(℃/%)；

(3)利用级数展开法求过热汽温对一级汽温的传递函数W_d(s)(℃/℃)、一级汽温对一级导前汽温的传递函数W₁₂(s)(℃/℃)，以及过热汽温对二级导前汽温的传递函数W₂₂(s)(℃/℃)；

(4)在每个控制周期内，利用两级协调控制算法计算当前时刻的一级协调信号O₁(k)和二级协调信号O₂(k)；

(5)利用一级协调信号O₁(k)，按式(1)对一级汽温设定值T_sp1(k)进行修正，修正结果为T_s′_p1(k)：

T_s′_p1(k)=T_sp1(k)+O₁(k)    (1)并把二级协调信号O₂(k)作为前馈信号引入到二级GPC控制器；

(6)利用一级协调信号O₁(k)以及串联的一级GPC控制器和一级比例控制器计算一级减温水阀门的控制量u₁(k)并输出，利用二级协调信号O₂(k)以及串联的二级GPC控制器和二级比例控制器计算二级减温水阀门的控制量u₂(k)并输出。

2.根据权利要求1所述一种火电机组过热汽温两级协调预测控制方法，其特征在于：所述步骤(4)中：

若(Z₂(k)=0且T₂(k)<T_sp2(k)且Z₁(k)>0)或(Z₂(k)=100且T₂(k)>T_sp2(k)且Z₁(k)<100)，则(O₁(k)=α.e₂(k)且O₂(k)=0)，否则(O₁(k)=0且O₂(k)=ΔT₁(k))，

其中，Z₁(k)和Z₂(k)分别为一级和二级减温水阀门位置反馈信号；T₂(k)为过热汽温测量信号；T_sp2(k)为过热汽温设定值；O₁(k)为两级协调控制算法对一级减温控制的输出信号，它被叠加到一级汽温的设定值信号上(见附图1)；O₂(k)为两级协调控制算法对二级减温控制的输出信号，它作为二级GPC控制器的一个输入信号(见附图1)；e₂(k)=T_sp2(k)-T₂(k)为二级过热汽温控制偏差；α为两级协调系数，通常取α=0.8；ΔT₁(k)为一级汽温的变化量。

3.根据权利要求1所述一种火电机组过热汽温两级协调预测控制方法，其特征在于：所述步骤(6)包括如下步骤：

①针对W₁₁(s)和W₂₁(s)，利用衰减曲线法分别整定一级和二级比例控制器参数K₁和K₂，其中K₁和K₂均小于0，并分别求一级和二级GPC控制器等效被控对象的传递函数W₀₁(s)和W₀₂(s)，其中，W₀₁(s)=(K₁.W₁₁(s).W₁₂(s))/(1+K₁.W₁₁(s))，W₀₂(s)=(K₂.W₂₁(s).W₂₂(s))/(1+K₂.W₂₁(s))；

②设置一级和二级GPC控制器相关参数，包括采样时间T_s，预测步数N，控制步数N_u，输出误差权矩阵Q，以及控制权矩阵R；

③针对过热汽温设定值T_sp2(k)计算二级GPC控制器输出；

④计算二级减温水阀门的控制量u₂(k)并输出；

⑤针对修正后的一级汽温设定值T_s′_p1(k)计算一级GPC控制器输出；

⑥计算一级减温水阀门的控制量u₁(k)并输出。