[发明专利]一种单元机组负荷快速响应预测控制方法

说明书

本发明公开了一种单元机组负荷快速响应预测控制方法，采用机组功率和主汽压力的预测偏差及相应的预测偏差变化率构建性能指标，并基于该性能指标设计预测控制律。为使控制系统能充分利用锅炉蓄热，性能指标中设置了一个主汽压力项权系数，并将其设计为功率的函数，当功率偏差变大时，该项权系数变小，允许主汽压力发生较大波动，利用锅炉蓄热使机组功率迅速跟踪设定值，有效提高机组负荷的响应速度。另外，性能指标中分别设置了功率和主汽压力的预测偏差变化率的权系数，通过两个权系数可方便、有效调整预测控制系统的控制性能，方便了工程应用。

技术领域

本发明属于自动控制技术领域，具体涉及一种单元机组负荷快速响应预测控制方法。

背景技术

随着风电和太阳能发电的发展，电网对火电机组调峰提出了更高的要求，这就要求机组负荷控制系统具有快速的负荷响应能力。对于大惯性、大滞后过程，预测控制是一种优良的控制方法。由于汽机的动态特性较快而锅炉的动态特性较慢，控制过程中只有充分利用锅炉的蓄热，才能有效提高机组的功率响应速度。但传统的预测控制方法未考虑锅炉侧与汽机侧在控制过程中的动态协调，不能通过短时间内改变主蒸汽压力来利用锅炉的蓄热，因而机组负荷的响应速度受到了限制。另外，传统的预测控制方法其控制性能对预测控制器的参数不敏感，不利于工程应用。

发明内容

发明目的：本发明提出一种可有效提高机组负荷的响应速度且能方便、有效调整预测控制性能的单元机组负荷快速响应预测控制方法。

技术方案：本发明所述的一种单元机组负荷快速响应预测控制方法，具体包括以下步骤：

(1)获取机组负荷被控过程的离散受控自回归积分滑动平均(CARIMA)模型；

(2)设计预测控制性能指标；

(3)确定机组负荷预测控制律；

(4)实现机组负荷快速响应预测控制。

所述步骤(1)包括以下步骤：

(11)通过模型辨识获取以下机组负荷被控过程的传递函数模型为：

其中，y₁为机组功率，y₂为主汽压力，u₁为锅炉燃烧率，u₂为汽机调门开度，G₁₁(s)和G₂₁(s)分别为以u₁为输入、y₁和y₂为输出的过程传递函数，G₁₂(s)和G₂₂(s)分别为以u₂为输入、y₁和y₂为输出的过程传递函数，s为复平面上的变量；

(12)以采样周期T对式(1)进行离散化，得到如下负荷被控过程离散受控自回归积分滑动平均(CARIMA)模型：

其中：A_i(z^-1)、B_ij(z^-1)(i＝1,2，j＝1,2)和Δ分别为关于z^-1的多项式：

Δ＝1-z^-1，