[发明专利]一种槽式太阳能集热场出口温度抗干扰控制方法及装置

说明书

本申请提供一种槽式太阳能集热场出口温度抗干扰控制方法及装置，其方法主要包括：根据槽式太阳能集热场，建立线性离散的槽式太阳能集热场模型；根据所述线性离散的槽式太阳能集热场模型，获得出广义扩张状态观测算法；根据所述广义扩张状态观测算法，计算出最优控制律。本发明实现了集热场出口温度的无偏控制，同时将无限时域性能指标引入预测扰动抑制控制算法，保证闭环系统的稳定性，所得到的最优模型预测控制律为状态反馈增益的形式，可以直接融入主动抗扰控制框架中，从而使得预测控制具备主动扰动抑制的能力，从而解决了现有技术中无法评估太阳辐射之外的其他干扰的问题，同时解决了反馈控制律的迟延影响过大的问题。

技术领域

本申请涉及热工自动控制领域，尤其涉及一种槽式太阳能集热场出口温度抗干扰控制方法及装置。

背景技术

槽式集热器是一种利用的是光热转化方式，通过聚焦、反射和吸收等过程实现光能到热能的转化，使换热介质达到一定温度，以满足不同负载的需求的集热装置。槽式集热器属于中高温集热器的范畴，可以使换热工质得到比较高的温度，可被用到热发电、海水淡化处理、供暖工程、吸收式制冷等生活和生产领域。由于太阳能广阔的应用前景，太阳能是槽式集热器的主要能量来源。太阳能槽式集热器在太阳能利用系统中占据主导地位，它为系统提供热源，其效率和投资成本会影响到整个集热系统的效率和经济性。槽式太阳能集热装置采用真空玻璃管结构，即内管采用镀有高吸收率选择性吸收图层的金属管，管内走加热介质，最外面为玻璃管，玻璃管与金属管间抽真空以抑制对流和传导热损失。

槽式太阳能集热场出口温度直接关系到整个太阳能发电机组运行的安全性和经济性，出口温度太低会影响发电效率，而出口温度太高则会引起管内导热油的传热恶化。因此该参数是机组运行过程中需要重点监控的过程参数之一。集热场控制目标是通过控制导热油的流量来使集热场出口温度保持在额定值附近或跟踪设定值变化。

然而，集热场出口温度是比较难控的系统之一。主要原因有两点：一是该系统存在大迟延、非线性和强耦合特性；其次，该系统存在很多扰动，包括外扰，即太阳辐射和入口导热油温度变化和内扰，即如时变的动态和参数摄动。加之上述扰动大多数不可测或很难测量精准。这些扰动的存在大大增加了控制难度。目前通常采用PID控制、自适应控制、鲁棒控制和卡尔曼滤波器相结合的控制方案。在这些控制策略中，卡尔曼滤波器作为前馈用来观测外扰的影响，然后再在反馈控制器中进行扰动补偿。但是一方面卡尔曼滤波器无法考虑到对除太阳辐射的其他干扰进行估计，另一方面前述反馈控制律无法减小迟延的影响。

发明内容

针对现有技术中无法评估太阳辐射的其他干扰的问题，同时反馈控制律的迟延影响过大的问题，本申请提供一种槽式太阳能集热场出口温度最优预测抗干扰控制方法，能够进一步在扰动存在的情况下实现才是太阳能集热场出口温度的无偏控制，从而解决现有技术的不足。

本申请提供了一种槽式太阳能集热场出口温度抗干扰控制方法，所述方法包括：

S10，根据槽式太阳能集热场，建立线性离散的槽式太阳能集热场模型；

S20，根据所述线性离散的槽式太阳能集热场模型，获得出广义扩张状态观测算法；

S30，根据所述广义扩张状态观测算法，计算出最优控制律。

优选的，所述S10中的建立线性离散的槽式太阳能集热场模型为：

S11，在稳态工况处利用一阶泰勒展开法对已知非线性槽式太阳能集热场模型线性化为：