申请/专利权人：国网河北能源技术服务有限公司;国家电网有限公司;国网河北省电力有限公司电力科学研究院

申请日：2021-09-18

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN113835342B

主分类号：G05B13/04

分类号：G05B13/04

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2022.01.11#实质审查的生效;2021.12.24#公开

摘要：本发明公开了一种过热汽温系统的抗扰预测控制方法，该方法在带扰动前馈的阶梯式DMC控制算法基础上，针对每个试验工况设计多模型策略，将非线性模型转换为特定工况下的局部线性模型，能有效提高控制精度；本发明的抗扰预测控制方法将风量扰动信号作为前馈对象，增强抗干扰性能、提高控制品质；本发明的抗扰预测控制方法中的阶梯式策略能使预测控制方法的控制量按照一个比例系数变化，控制量呈阶梯状变化，避免传统的DMC矩阵求逆问题；本发明的抗扰预测控制方法中的APS系统可以规范机组启停机的操作程序、优化系统结构，通过缩短启停机时间，减少燃油或燃煤消耗量，达到提高机组的经济效益的目的。

主权项：1.一种过热汽温系统的抗扰预测控制方法，其特征包括以下步骤：1人工给定DMC控制器的参数及试验工况；2将过热汽温作为被控对象，风量扰动作为前馈被控对象，通过阶跃响应实验分别获取两个被控对象的动态矩阵A和B；3在未加入前馈对象情况下，基于所述的动态矩阵A对过热汽温进行DMC控制策略设计；4对步骤3获取的DMC控制策略中加入前馈对象，基于所述的动态矩阵B获取加入前馈对象后DMC控制策略；5基于步骤4中加入前馈对象后的DMC控制策略，采用阶梯式方法获取改进的DMC控制策略；6改变步骤1中给定的试验工况，重复步骤2～5，获取所有试验工况下的改进的DMC控制策略，再引入多模型切换策略整合各工况下的改进的DMC控制策略，得到整合后的DMC控制策略；7基于APS技术对步骤6中整合后的DMC控制策略封装，得到面向APS过程的多模型切换策略下的DMC控制策略；步骤1中所述试验工况包括37％负荷，50％负荷，75％负荷和100％负荷四种负荷之一；步骤2中动态矩阵A的获取：首先对过热汽温进行阶跃响应实验，给过热汽温系统输入减温水阶跃信号，按相同时间间隔采集过热汽温的N个时刻阶跃响应输出aj，j＝1,2,...,N，利用其前P个输出构成过热汽温的动态矩阵A： 步骤2中动态矩阵B的获取：将风量扰动信号作为过热汽温系统的前馈对象，对风量扰动信号进行阶跃响应实验，按相同时间间隔采集风量扰动信号的N个时刻阶跃响应输出bj，j＝1,2,...,N，利用汽温响应的其前P个输出构成风量扰动信号的动态矩阵B： 步骤3的具体步骤如下：在未加入前馈对象情况下，取第k时刻的控制增量Δuk构成实际控制量uk，并作用于被控对象：uk＝uk-1+Δuk式中，uk-1为k-1时刻被控对象的控制量；被控对象的预测输出为：yk+j|k＝y0k+j|k+ajΔuk式中，yk+j|k为加入k时刻控制增量Δuk后控制对象的预测输出；y0k+j|k为假设k时刻及之后的控制量不再变化时，过热汽温在未来第k+j时刻的初始输出预测值；aj为过热汽温的动态矩阵A中第j个元素；被控对象的预测输出的矩阵形式如下：Yk＝Y0k+AΔUk其中，Yk为施加控制增量后控制对象预测输出向量， Y0k为控制对象的初始预测输出向量， ΔUk为DMC控制下，未来M个时刻的控制增量向量， DMC控制策略的指标函数为： 其中，WPk＝[wk+1,…,wk+P]为未来P个时刻的过热汽温的设定值构成的向量；求解上述指标函数得到DMC控制增量矩阵ΔUk计算公式：ΔUk＝ATQA+R-1ATQ[WPk-Y0k]求解后取出DMC控制增量矩阵中第一行元素Δuk与k-1时刻的控制量uk-1叠加得到uk，将uk输入到被控对象进行DMC控制；步骤4中，基于步骤2中获取的动态矩阵B以及通过k时刻的可测扰动量信号vk获取的Δvk，得到加入前馈对象后DMC控制增量矩阵ΔUk计算公式：ΔUk＝ATQA+R-1ATQ[WPk-Y0k-BΔvk]；步骤5包括如下具体步骤：令DMC控制增量矩阵△Uk＝[△uk△uk+1…△uk+M]T中Δuk＝δ，则后续控制增量为δ乘以阶梯因子β，即△Uk＝[δδβ…δβi-1]T，得到引入阶梯式策略后的控制增量矩阵；则此时的控制律δ及实际的控制量输出uk分别为： uk＝uk-1+δ其中，λ是控制量的权重系数，G＝[a1a2+βa1…aP+βaP-1+…+βP-1aP-M+1]T；步骤6中整合后的DMC控制策略中的最终控制量u为： 其中，u1和u2分别为与当前工况最接近和次接近的试验工况下的改进的DMC控制策略的控制输出；d1和d2分别为当前工况与最接近和次接近的试验工况的距离，d1和d2的计算公式如下： 其中，N1为最接近当前工况的实验工况；N2为次接近当前工况的实验工况；N0为当前工况。

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