[发明专利]一种基于供热机组AGC综合指标的预测控制方法

权利要求书

1.一种基于供热机组AGC综合指标的预测控制方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤一：构建增广预测模型，将传统状态空间模型中的控制增量Δu与状态增量Δx引入状态空间，

传统状态空间模型传统的表达形式由公式(1)，

A是状态空间向量，B是控制向量，C是输出向量，公式(1)是离散化状态空间方程，其中k是当前时刻，k+1是下一采样时刻，

当上公式(1)有r个输入量，q个输出量以及n个状态量时，引入增量Δu与状态增量Δx，其改进形式的表达如下式：

公式(2)化简成公式(3)：

传统预测控制方法中，将极小值问题由下式表示：

式中J为函数值，Q与R分别为差值与控制量的权重，r_k+i为k+i时刻输出设定，y_k+i|k为k时刻预测的k+i时刻被控量，p为预测时域，m为控制时域，

其中上式当满足公式(5)约束条件：

将公式(4)引入控制变量后，可如下公式(6)表示：

公式(6)即为增广预测模型；

步骤2：构建二次型性能函数，计算关于负荷性能指标函数J₁及关于压力性能指标函数J₂，根据基本二次型性能函数形式，分别对负荷性能指标函数J₁及关于压力性能指标函数J₂进行计算，将负荷、压力的偏差来作为偏差权重值分别用Q₁与Q₂表示，表示负荷k+i实际输出值，表示负荷k+i时刻AGC指令，表压力k+i时刻输出值，表示负荷k+i时刻压力设定值，对应的经济权重值分别用R₁与R₂表示，为k+i时刻综合阀位指令，为k+i时刻控制量，反馈作用于被控对象，将上述变量带入公式(6)中，可得：

步骤3：以步骤2中的J₁与J₂，根据公式(9)加权获得综合性能指标函数J，

J＝αJ₁+βJ₂ (9)

α为机组负荷性能指标函数权值，β为机组主汽压力性能指标函数权值，权值α与β根据供热机组的工况来调节，调节方法为：

其中N为负荷；

步骤4：计算步骤1中的约束条件，

公式(6)结合Laguerre函数向量，可以得到最优性能函数J的约束量，

结合方法为：

将Laguerre函数向量表达为下式：

且其任意时刻增量可以表达成一个形如公式(12)的r行向量：

Δu(k+t)＝(Δu₁(k+t),…Δu_i(k+t)…Δu_r(k+t)) (12)

公式(12)中Δu_i(k+t)的获得是通过Laguerre函数推导出，其表达如下：

Δu_i(k+t)＝L_i(t)^Tη_i (13)

其中η_i为系数向量，L_i(t)即为Laguerre函数向量，

将公式(12)和公式(13)代入至公式(6)中，可以得到此模型下的预测输出：

将公式(14)分别代入至公式(7)和公式(8)，即可得出约束条件公式(5)的解u_min、u_max、y_min、y_max；

步骤5：求得指标函数J最小值，以此获得该工况下的负荷与压力最优协调控制量Δu。