[发明专利]一种超临界机组协调预测函数控制算法

说明书

本发明公开了一种超临界机组协调预测函数控制算法。常规PID控制系统很难兼顾到负荷的快速性和压力、温度的稳定性，协调控制系统品质有待提高。本发明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；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。本发明提高了超临界机组协调系统的控制品质，兼顾了负荷的快速性和压力、温度的稳定性。

技术领域

本发明涉及超(超)临界火电机组协调控制系统的控制，具体地说是一种基于导前扰动模型的超(超)临界机组协调预测函数控制算法。

背景技术

大型超(超)临界火电机组协调系统对象为具有强耦合的三输入三输出系统，压力控制对象和温度控制对象具有大迟延、大惯性和时变性，响应较慢；负荷控制对象具有快速性，它们之间具有很强的耦合性，构成了一个相互矛盾的统一。

正是由于上述控制对象的数学模型具有强耦合特性，常规PID控制系统很难兼顾到负荷的快速性和压力、温度的稳定性，协调控制系统品质有待提高。

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，提供一种基于导前扰动模型的超临界机组协调预测函数控制算法，以能够更好的适应工况需求和提高控制品质。

为此，本发明采用如下的技术方案：一种超临界机组协调预测函数控制算法，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。

锅炉、汽轮机系统可在给定的工况点下简化为一个具有强耦合的三输入三输出系统，其特性函数中都包含了大部分的惯性加迟延环节。本发明将预测函数控制应用于压力控制回路和汽温控制回路等带有迟延惯性环节的系统中，将优化算法应用于超临界机组协调控制系统，得到简化的最优控制律，控制效果证明了本发明算法的优良性能。基于本发明设计出的预测函数控制系统结构简单，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，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。

进一步地，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(s表示积分因子)；

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