[发明专利]一种超临界机组协调预测函数控制算法

权利要求书

1.一种超临界机组协调预测函数控制算法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将预测函数控制应用于超临界机组协调控制系统的压力闭环回路，形成主汽压力预测函数控制系统；将调门指令和煤量指令作为整个压力系统的扰动信号源，通过调门对压力的数学模型和煤量对压力的数学模型作用于主汽压力预测函数控制系统，主通道采用给水对压力的数学模型；

根据主汽压力预测函数控制系统的数学模型获得最优控制律，在该最优控制律的基础上进行简化，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，得到简化的最优控制律；

2)将预测函数控制应用于超临界机组协调控制系统的温度控制回路，形成过热温度预测函数控制系统；将给水指令作为整个温度系统的扰动信号源，通过给水对温度的数学模型作用于预测控制系统，主通道采用煤量对温度的数学模型；

根据过热温度预测函数控制系统的数学模型获得最优控制律，在该最优控制律的基础上进行简化，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，得到简化的最优控制律；

步骤1)中，所述调门对压力的数学模型，用于近似调门对压力特性，其为

式中，K_tm2为模型增益，T_tm2为模型惯性时间，T_dtm2为模型纯迟延时间；

所述煤量对压力的数学模型，用于近似煤量对压力特性，其为：

式中，K_bm2为模型增益，T_bm2为模型惯性时间，T_dbm2为模型纯迟延时间；

所述给水对压力的数学模型，用于近似给水对压力特性，其为：

式中，K_fm1为模型增益，T_fm1为模型惯性时间，T_dfm1为模型纯迟延时间；

步骤1)中，当采用一个基函数时，有：

u1(k+i)＝u1(k)，i＝1,2,…,H-1；

Bu(k+i)＝Bu(k)，i＝1,2,…,H-1；

Tu(k+i)＝Tu(k)，i＝1,2,…,H-1；

上述各式中，k表示采样时刻，H表示预测时域步长，u1为给水量预测指令，Bu为锅炉煤量指令，Tu为汽机调门控制指令；

各数学模型的预测输出为：

上述各式中，α_fm1为数学模型G_fm1(s)差分方程系数，α_bm2为数学模型G_bm2(s)差分方程系数，α_tm2为数学模型G_tm2(s)差分方程系数；

数学模型的总输出为：

y_m(k+H)＝y_fm1(k+H)+y_bm2(k+H)+y_tm2(k+H)，

根据优化指标的极值获得最优控制律为：

上式中，c1为压力设定值，β为系统期望闭环动态特性，y1(k)为被控量实际压力，y_fm1(k)为数学模型G_fm1(s)输出，y_bm2(k)为数学模型G_bm2(s)输出，y_tm2(k)为数学模型G_tm2(s)输出，y_pm(k)为y_fm1(k)、y_bm2(k)和y_tm2(k)叠加后的输出，T_s为采样周期，T_R为参考轨迹时间常数；

步骤1)中的预测调整系数包括参考轨迹预测调整系数b和控制预测调整系数a，简化的最优控制律如下：

2.根据权利要求1所述的超临界机组协调预测函数控制算法，其特征在于，

超临界机组协调控制系统的负荷闭环回路采用PID控制，负荷指令对煤量前馈系统采用基准线加微分的方式，煤量至水量采用惯性迟延方式。