[发明专利]一种基于鲁棒模糊预测控制的微型燃气轮机热电联供系统热负荷控制方法

说明书

本发明公开了一种基于鲁棒模糊预测控制的微型燃气轮机热电联供系统热负荷控制方法，包括以下步骤：采集微型燃气轮机热电联供系统的输入燃料量和热水温度数据，建立热负荷控制过程的T‑S模糊仿射模型；建立热负荷控制过程的全局扩增状态T‑S模糊模型；基于全局扩增状态T‑S模糊模型建立离线模糊观测器；基于全局扩增状态T‑S模糊模型和离线模糊观测器，建立鲁棒模糊预测控制器。本发明方法利用T‑S模糊模型减弱了系统非线性对控制器的影响，采用观测器克服了状态不可测的问题，使用状态扩增克服了稳态误差，增强了控制器自由度，是一种适用于实际复杂工业过程的高品质稳定模型预测控制方法。

技术领域

本发明涉及自动控制方法，特别是涉及一种基于鲁棒模糊预测控制的微型燃气轮机热电联供系统热负荷控制方法。

背景技术

化石燃料的大量消耗，全球变暖和环境恶化吸引了许多研究人员寻找更有效的节能方法，减少温室气体排放以及污染物。微型燃气轮机热电联供系统是一种蓬勃发展的高效和清洁的能源生产新技术。由于能源的梯级利用，它的整体能效可超过90％，而集中式发电厂的热效率在18％至47％之间。因此，近年来微型燃气轮机热电联供系统受到广泛关注，已成为能源发展的主要方向之一。然而，由于微型燃气轮机热电联供系统的动态具有大热惯性、多变量强耦合、输入约束、非线性和未知干扰等复杂特性，PID方法已经无法满足性能要求。因此，很有必要研究先进的控制方法来提高操作性能。

发明内容

发明目的：为改善微型燃气轮机热电联供系统热负荷控制品质，提出一种基于鲁棒模糊预测控制的微型燃气轮机热电联供系统热负荷控制方法。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于鲁棒模糊预测控制的微型燃气轮机热电联供系统热负荷控制方法，包括以下步骤：

(1)采集微型燃气轮机热电联供系统的输入燃料量和热水温度数据，建立热负荷控制过程的T-S模糊仿射模型；

(2)建立热负荷控制过程的全局扩增状态T-S模糊模型；

(3)基于全局扩增状态T-S模糊模型建立离线模糊观测器；

(4)基于全局扩增状态T-S模糊模型和离线模糊观测器，建立鲁棒模糊预测控制器。

进一步的，步骤(1)中T-S模糊仿射模型，其形式如下：

规则R^l:如果y(k)属于M^l，；

则

其中，R^l表示第l条规则，M^l表示第l条模糊规则，L表示规则数，y(k)表示在离散k时刻的热水温度，u(k)表示在离散k时刻的输入燃料量，d(k)表示在离散k时刻的集总干扰，表示局部模型参数；

其中，a_l1，a_l2，…，a_ln和b_l1，b_l2，…，b_ln是和的系数，q^-1是后移算子，n是模型的阶次。

进一步的，步骤(2)包括以下步骤：

(21)将步骤(1)的T-S模糊仿射模型转化状态空间形式：

规则R^l:如果y(k)属于M^l，；

则

其中，x(k)表示状态，M^l表示第l条模糊规则，I表示单位矩阵，

(22)定义状态x(k)＝[△x(k) y(k)]^T，建立扩增状态T-S模糊模型，其形式如下：