[发明专利]火电机组预测函数控制简化方法及其应用

说明书

本发明公开了一种火电机组汽温预测函数控制简化方法及其应用。常规的预测函数控制结构较为复杂，需要采用指数系数的形式进行控制，参数调整不方便，且在工程应用中也不利于提高预测函数控制系统的控制品质。本发明在常规PFC最优控制律的基础上，将指数系数简化为乘数系数，将预测时域优化长度简化为预测调整系数，将修正后的被控对象输出简化为实际被控对象输出。本发明保证了预测函数控制系统具有较强的鲁棒性；提高了预测函数控制系统的控制品质；机组在扰动状态时预测函数控制系统能够处于自动调节状态，波动幅度减小，大幅减少了运行工作量。

技术领域

本发明涉及火电机组对象控制，具体地说是一种火电机组汽温预测函数控制简化方法及其应用。

背景技术

大型火电机组系统对象具有大迟延、大惯性和时变性，目前广泛采用串级PID和导前微分控制等，难以取得满意的控制效果。针对火电厂系统对象的先进控制策略应用的研究层出不穷，模型预测控制在系统对象控制的应用研究取得了丰硕的成果。常规的预测函数控制结构较为复杂，需要采用指数系数的形式进行控制，参数调整不方便，且在工程应用中也不利于提高预测函数控制系统的控制品质。

为提高预测函数控制系统的控制品质，保证机组的安全、高效运行，需要设计出性能优异的预测函数控制系统，因此预测函数控制简化方法及工程应用对于预测控制系统具有重要的实践意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种火电机组汽温预测函数控制简化方法，以提高预测函数控制系统的控制品质。

为此，本发明采用如下的技术方案：火电机组预测函数控制简化方法，其特征在于，在常规PFC最优控制律的基础上，将指数系数简化为乘数系数，将预测时域优化长度简化为预测调整系数，将修正后的被控对象输出简化为实际被控对象输出。

当系统对象含有纯迟延时，常规PFC控制律对系统对象输出进行修正，本发明进行简化，不进行修正，仍采用实际对象输出。

基于本发明简化方法设计出的PFC控制系统结构简单，参数调整方便，能够更好的适应工况需求，提高了控制品质。

进一步地，预测函数控制所用的预测模型选用一阶加迟延对象，即为：

式中，K_m为模型增益，T_m为模型惯性时间，T_d为模型纯迟延时间，s为积分因子；

当采用阶跃函数时有：

u(k+i)＝u(k),i＝1,2...P-1，

上式中，k表示采样时刻，P表示预测时域步长；

若采样周期为T_s，设D＝T_d/T_s，得如下表达式：

y_pav(k)＝y(k)+y_m(k)-y_m(k-D)，

上式中，y为实际被控量，y_m为模型输出，y_pav为修正后被控量；

对象为一阶加纯滞后的PFC的优化控制律为：

上式中，c为设定值，T_R为参考轨迹时间常数，p为预测时域优化长度，为指数系数，u为优化控制量；

将上式中的优化控制律简化为如下形式：

上式中，b为参考轨迹预测调整系数，a为控制预测调整系数，均为乘数系数，y(k)为实际被控对象的输出。