[发明专利]一种基于扰动反馈补偿的热工过程H无穷控制系统

权利要求书

1.一种基于扰动反馈补偿的热工过程H无穷控制系统，其特征在于，包括H无穷控制器模块(1)、目标值计算模块(2)、热工对象模块(3)和广义扩增状态观测器模块(4)；广义扩增状态观测器模块(4)基于输入和对象输出得到状态扰动估计和输出扰动估计；目标值计算模块(2)基于状态扰动估计、输出扰动估计和输出设定值计算得到目标状态和目标输入；广义扩增状态观测器模块输出的状态估计减去目标状态得到转移状态，进入H无穷控制器模块(1)得到转移输入；转移输入加目标输入得到最终的控制输入，并作用于热工对象模块(3)；其中：

热工对象模块(3)为超临界火电机组，超临界火电机组的形式如下：

其中，x是超临界火电机组的状态量，u＝[u_F u_W u_V]^T是超临界火电机组的输入量，u_F是超临界火电机组的煤粉量，u_W超临界火电机组的给水流量，u_V是超临界火电机组的主汽阀门开度，y＝[y_F y_E y_P]^T是超临界火电机组的输出量，y_F是超临界火电机组的主蒸汽压力，y_E是超临界火电机组的焓值，y_P是超临界火电机组的汽轮发电机发电功率，A,B,C,D是超临界火电机组的系统矩阵；d和v分别是超临界火电机组模型的状态扰动和输出扰动，w是测量噪声，B_d和D_v分别是状态扰动矩阵和输出扰动矩阵，B_w和D_w是噪声矩阵；

目标值计算模块(2)形式如下：

其中，y_r是主蒸汽压力、焓值和汽轮发电机发电功率的设定值，x_t和u_t是超临界火电机组的主蒸汽压力、焓值和汽轮发电机发电功率到达设定值时的状态和输入，A,B,C,D是超临界火电机组的系统矩阵，B_d和D_v分别是状态扰动矩阵和输出扰动矩阵，d和v分别是超临界火电机组模型的状态扰动和输出扰动；

H无穷控制器形式如下：

其中，是转移输入，K是H无穷控制器参数，是转移状态，是估计的状态，x_t是目标状态；

H无穷控制器的参数K＝PQ^-1，矩阵P和矩阵Q通过求解下面可行性问题得到：

其中，矩阵P和Q是待求矩阵，Q是正定对称矩阵，T是矩阵转置符号，I是单位矩阵，A,B,C,D是超临界火电机组的系统矩阵，B_w和D_w是噪声矩阵；

广义扩增状态观测器模块(4)的形式如下：

其中，是扩增状态的估计值，是的导数，是增广系统的系数矩阵，L是观测器增益，是输出的估计值，y是超临界火电机组的输出量，u是超临界火电机组的输入量；

n是观测器的阶数，A,C是超临界火电机组的系统矩阵，B_d和D_v分别是状态扰动矩阵和输出扰动矩阵，d和v分别是超临界火电机组模型的状态扰动和输出扰动，x是超临界火电机组的状态量。

2.根据权利要求1所述的基于扰动反馈补偿的热工过程H无穷控制系统，其特征在于，超临界火电机组中的超临界火电机组模型的状态扰动d和输出扰动v的形式如下：

d＝d₀+d₁t+…+d_itⁱ；

v＝v₀+v₁t+…+v_itⁱ；

其中，d₀,d₁,…,d_i是状态扰动d的系数，v₀,v₁,…,v_i是输出扰动v的系数，i是扰动的阶数，t是当前的仿真时间。

3.根据权利要求1所述一种基于扰动反馈补偿的热工过程H无穷控制系统，其特征在于，广义扩增状态观测器模块(4)中的阶数n大于等于扰动的阶数i。

4.根据权利要求1所述一种基于扰动反馈补偿的热工过程H无穷控制系统，其特征在于，广义扩增状态观测器模块(4)中观测器增益L＝X^-1N，矩阵X和矩阵N通过求解下面可行性问题得到：

其中，S是给定的半正定对称矩阵，用来调节观测器的估计速度，是增广系统的系数矩阵。