熱工過程多模型預(yù)測(cè)控制方法研究.pdf

1、火電廠熱工過程是一個(gè)復(fù)雜的非線性、時(shí)變、大延遲、大慣性系統(tǒng)。傳統(tǒng)控制方法對(duì)其進(jìn)行控制時(shí)遇到的困難主要來自于機(jī)組工況的大范圍變動(dòng)。將基于分解-合成原理的多模型方法與模型預(yù)測(cè)控制算法相結(jié)合，構(gòu)建多模型預(yù)測(cè)控制策略來對(duì)熱工過程進(jìn)行控制，不失為解決其控制難題一個(gè)有效嘗試。本文主要研究?jī)?nèi)容如下： 1．針對(duì)火電廠過熱汽溫系統(tǒng)大工況范圍內(nèi)的控制問題，設(shè)計(jì)了一種基于控制器切換的采用經(jīng)典模型預(yù)測(cè)控制算法的多模型預(yù)測(cè)控制策略。該策略在若干典型負(fù)荷工

2、況下建立多個(gè)固定子模型，然后根據(jù)各個(gè)子模型參數(shù)設(shè)計(jì)相應(yīng)的主副控制器。其中副控制器選用P控制，主控制器則分別選用了動(dòng)態(tài)矩陣控制（DMC）和廣義預(yù)測(cè)控制（GPC）兩種經(jīng)典的模型預(yù)測(cè)控制算法。利用實(shí)際對(duì)象與子模型輸出值的偏差對(duì)當(dāng)前系統(tǒng)工況進(jìn)行判斷，從而切換至合適的子控制器運(yùn)行。當(dāng)系統(tǒng)變工況過程較為平穩(wěn)時(shí)，設(shè)計(jì)了一種新的切換策略，使控制器切換過程更加平滑。通過對(duì)某超臨界600MW直流鍋爐過熱汽溫對(duì)象進(jìn)行的仿真研究，驗(yàn)證了本章所提出的控制策略可以

3、使過熱汽溫系統(tǒng)在工況大范圍變化時(shí)保持良好的運(yùn)行狀況。 2．針對(duì)經(jīng)典模型預(yù)測(cè)控制算法穩(wěn)定性難以保證的問題，探討了具有穩(wěn)定性保證的約束模型預(yù)測(cè)控制綜合方法。在以局部鎮(zhèn)定控制器、終端約束集和終端代價(jià)函數(shù)為保穩(wěn)定性三要素的設(shè)計(jì)框架下，提出了一種基于狀態(tài)觀測(cè)器的約束模型預(yù)測(cè)控制算法。算法將狀態(tài)重構(gòu)誤差作為系統(tǒng)的一個(gè)有界擾動(dòng)處理，進(jìn)而構(gòu)造了終端約束集和終端代價(jià)函數(shù)，算法穩(wěn)定性同時(shí)得以證明。進(jìn)一步針對(duì)實(shí)際系統(tǒng)可能出現(xiàn)的不確定性，討論了一種綜合

4、考慮各種擾動(dòng)的基于Min-Max性能指標(biāo)的約束模型預(yù)測(cè)控制算法，該算法借鑒了Min-Max優(yōu)化思想，通過對(duì)預(yù)測(cè)控制目標(biāo)函數(shù)的“最壞情況”進(jìn)行優(yōu)化得到控制律，提高了系統(tǒng)對(duì)于不確定變化的魯棒性。仿真實(shí)例驗(yàn)證各個(gè)算法的有效性。 3．將保穩(wěn)定性的約束模型預(yù)測(cè)控制綜合方法與多模型控制策略相結(jié)合，提出一種適用于火電廠熱工過程控制的具有穩(wěn)定性保證的約束多模型預(yù)測(cè)控制策略。該策略將系統(tǒng)的非線性模型在平衡點(diǎn)處局部線性化得到多模型集，然后根據(jù)系統(tǒng)狀