[发明专利]一种应用于双效溴化锂吸收式制冷系统的多变量广义预测控制方法

说明书

本发明公开了一种应用于双效溴化锂吸收式制冷系统的多变量广义预测控制方法，包括以下步骤：(1)、建立预测模型；(2)对预测模型进行滚动优化；(3)根据当前实际的输入输出数据，通过辨识得到模型参数后，重新计算控制律，并求出最优控制量。本发明多变量广义预测控制算法能够有效控制溴化锂吸收式制冷机的冷热负荷输出，较快地跟踪输出值的阶跃响应，实现了系统预期的控制效果。对于多变量系统控制模型，无需解耦，也不存在配对问题，具有较为广阔的应用前景和很好的普适性；利用多变量广义预测控制方法使得冷热负荷的输出能够较快地跟踪设定值，控制的精确度和响应时间都能够较好地满足实际应用的需求。

技术领域

本发明涉及一种用于双效溴化锂吸收式制冷系统的多变量广义预测控制技术,属于热工自动化控制技术领域。

背景技术

随着我国经济的快速发展，我国的能源工业面临着进一步的转型升级。分布式能源系统是一种以能源梯级利用为基础的高能源利用率、低能源成本、高环保性能和高安全性能的能源系统，为我国能源工业的转型升级提供了一条新思路。以微型燃气轮机驱动的双效溴化锂吸收式制冷机组是当前分布式能源系统中应用最为广泛的。其中，溴化锂吸收式制冷机因其可利用各种低势热源、工质安全无毒、噪音小、负荷变化时性能稳定等优点，正受到日益广泛的重视。

但目前对溴化锂吸收式制冷机控制策略的研究较少，尤其是先进控制策略的研究更是匮乏。针对吸收式制冷机组控制系统的研究，主要以传统的PID控制算法为主。但由于溴化锂吸收式制冷系统具有非线性、大惯性和易受外界干扰等特点，常规的控制方法难以获得很好的效果。此外，大多数针对溴化锂吸收式制冷系统的能量调节策略仅考虑到了冷负荷的输出，但在实际情况下，往往要考虑到冷热负荷同时输出的情况。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种应用于双效溴化锂吸收式制冷系统的多变量广义预测控制方法。

广义预测控制(GPC)是一种自适应控制算法，在最小方差自校正控制在线辨识、输出预测、最小输出方差控制的基础上，引入了滚动优化策略，兼具自适应控制和预测控制的性能，表现出了良好的鲁棒性，并具有广泛的适用范围。

实际工业过程通常为复杂的多输入多输出(MIMO)系统。广义预测控制作为一种优化控制算法，其优点之一就是可以直接处理多变量系统的控制问题。假定输入/输出都是二维的。

为达到上述目的，本发明采用的方法是：一种应用于双效溴化锂吸收式制冷系统的多变量广义预测控制方法，包括以下步骤：

步骤一、建立预测模型：

设MIMO的CARIMA模型为

式中，A₁(z^-1),A₂(z^-1),B₁₁(z^-1),B₁₂(z^-1),B₂₁(z^-1),B₂₂(z^-1)均为z^-1的多项式；y₁(k)和y₂(k)为系统输出；u₁(k)和u₂(k)为系统输入；ξ₁(k)和ξ₂(k)为白噪声；Δ＝1-z^-1。

式(1)可分解为两个子系统：

由(2)式与丢番图方程：