[发明专利]一种火电机组过热汽温多模型扰动估计预测控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种过热汽温系统的优化控制方法，尤其涉及一种火电机组过热汽温抗不可测扰动的多模型扰动估计预测控制方法，属于热工自动控制技术。

背景技术

过热汽温直接关系到火电机组运行的安全性和经济性，是机组运行过程中需要重点监控的过程参数之一。

由于过热器管道较长，汽温被控对象存在较大的惯性和迟延，导致传统控制方法往往难以取得满意的控制效果。近年来预测控制算法在电站汽温控制系统应用中取得一定成效。然而基于模型的预测控制算法在应对诸如煤质变化引起的烟气侧不可测扰动时，由于缺乏对不可测扰动的建模，控制效果并不理想。目前大多数多模型预测控制器主要为了解决机组大范围工况变动的非线性，未考虑通过扰动建模主动抗干扰。

多模型扰动估计预测控制算法基于过热汽温对象状态空间模型建立多类扰动模型扩增系统状态，构成多个扩增系统模型。模型簇中的各子系统模型通过贝叶斯概率加权平均得到输出，能够拟合不可测扰动对系统输出的影响。

本发明充分运用预测控制思想，每一步进行一次优化求解获得最佳减温喷水控制输入量。仿真结果表明，本发明中的算法相比一般的预测控制算法能够更加有效地抑制不可测扰动，维持过热汽温稳定在设定值附近。当无不可测扰动时，该算法与普通预测控制算法等效，具有较好的设定值跟踪和调节性能。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种火电机组过热汽温多模型扰动估计预测控制方法，能够有效抑制过程不可测扰动，提高过热汽温的调节品质。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种火电机组过热汽温多模型扰动估计预测控制方法，包括如下步骤：

（1）在稳态工况下，将过热汽温系统切换到手动状态，以减温喷水流量为输入进行过热汽温的开环阶跃响应试验，利用两点法求出过热汽温对减温喷水流量的传递函数W(s)(℃/(kg/s))；

（2）根据线性系统理论的系统实现方法，将过热汽温对减温喷水流量的传递函数W(s)(℃/(kg/s))转换为系统状态空间模型x·=Ax+Buy=Cx+Du,]]>其中[A,B,C,D]为系统矩阵，x为过热汽温系统的状态，y为过热汽温系统的输出，u为预测控制器的输出；

（3）建立n种类型扰动模型分别扩增过热汽温系统状态，得到n个扩增系统状态模型[ⁱA^a,ⁱB^a,ⁱC^a,ⁱD^a]，其中ⁱD^a=0,i=1,2,...,n，所述扩增系统状态空间模型的结构如式（1）和式（2）所示：

其中，表示k时刻扩增的状态向量，包括两个子向量ⁱx_k和ⁱx_k表示k时刻过热汽温系统原有的状态向量，表示k时刻第i个扰动模型的扰动、扰动变化率或周期的状态；ω_k-1表示k-1时刻过程噪声，v_k表示k时刻输出噪声；

采用式（3）和式（4）简洁表达式（1）和式（2）为：