r>[007引如此繼續(xù)，直到進(jìn)行完P(guān)巧步預(yù)測，預(yù)測步數(shù)為P巧時(shí)，公式似經(jīng)變形得到如下 預(yù)測公式巧）：
[0081] 步驟3.當(dāng)前機(jī)組工況的內(nèi)回路控制器采用比例積分（PI)控制，當(dāng)前機(jī)組工況的 外回路控制器采用比例積分微分（PID)控制，根據(jù)當(dāng)前采樣控制時(shí)刻t的機(jī)組負(fù)荷X和全 工況模型，確定適應(yīng)于當(dāng)前機(jī)組工況的內(nèi)回路PI控制器參數(shù)和外回路PID控制器參數(shù)；
[00間所述步驟3中，當(dāng)前機(jī)組工況的內(nèi)回路控制器采用比例積分的）控制，當(dāng)前機(jī)組 工況的外回路控制器采用比例積分微分（PID)控制，根據(jù)模型Gm,。。計(jì)算內(nèi)回路PI控制器參 數(shù)解卿昭腳公式分別如下公式做~（7):
[00化]其中，f。是用于調(diào)整控制性能的內(nèi)回路濾波器系數(shù)，取值范圍0. 3~0. 7 ;
[0086] 根據(jù)模型計(jì)算外回路PID控制器參數(shù)吟'、！<^/、K-的公式分別如下公式 做~（10):
[0090] 其中f；是用于調(diào)整控制性能的外回路濾波器系數(shù)，取值范圍0. 3~0. 7。
[0091]步驟4.計(jì)算鍋爐蒸汽溫度的設(shè)定值yf與步驟2中的鍋爐蒸汽溫度預(yù)測值y(t)之 間的差值，即出口汽溫誤差，將所述出口汽溫誤差和所述步驟3中外回路PID控制器參數(shù)帶 入計(jì)算控制增量的離散形式的PID算式中，求得當(dāng)前采樣控制時(shí)刻t的內(nèi)回路的導(dǎo)前汽溫 調(diào)整后的設(shè)定值qf(t);
[0092] 在所述步驟4中，將鍋爐蒸汽溫度的設(shè)定值yf與步驟2中的鍋爐蒸汽溫度預(yù)測值 y(t)之間的差值W及對(duì)應(yīng)的外回路PID控制器參數(shù)辟'、辟'、辟代入控制增量的離散形 式的PID算式，得到公式（11):
[0093]
[0094] 其中，ΔqrU)為當(dāng)前采樣時(shí)刻t導(dǎo)前汽溫的增量； 陽0巧]y(t+p巧）、y(t+p+1)、y(t+p)分別為鍋爐蒸汽溫度在t+p巧、t+p+1、t+p時(shí)刻的預(yù) 測值；
[0096] 將公式（11)代入如下公式（12)，得到當(dāng)前采樣控制時(shí)刻t的內(nèi)回路的導(dǎo)前汽溫調(diào) 整后的設(shè)定值qr(t):
[0097]q^(t) =qr(t-l)+Aq^(t) (12)
[009引其中，屯(t)和AqrU)分別表示當(dāng)前采樣時(shí)刻t導(dǎo)前汽溫調(diào)整后的設(shè)定值及其增 量；q^t-l)表示表示前一采樣時(shí)刻t-1導(dǎo)前汽溫調(diào)整后的設(shè)定值。
[0099] 步驟5.計(jì)算所述步驟4中內(nèi)回路的導(dǎo)前汽溫調(diào)整后的設(shè)定值qr(t)與內(nèi)回路導(dǎo) 前汽溫測量值q(t)之間的差值，即導(dǎo)前汽溫誤差，將所述導(dǎo)前汽溫誤差和所述步驟3中內(nèi) 回路PI控制器參數(shù)帶入計(jì)算控制增量的離散形式的PID算式中，求得當(dāng)前采樣控制時(shí)刻t 的噴水閥開度u(t);
[0100] 在所述步驟5中，將步驟4中內(nèi)回路的導(dǎo)前汽溫調(diào)整后的設(shè)定值qf(t)與內(nèi)回路 導(dǎo)前汽溫測量值q(t)之間的差值W及對(duì)應(yīng)的內(nèi)回路PI控制器參數(shù)巧和嗎代入控制增量 的離散形式的PID算式，得到公式（13):
[0101]
陽102]其中，Au(t)為當(dāng)前采樣控制時(shí)刻t噴水閥開度的增量； 陽103]將公式（13)代入如下公式（14)，得到當(dāng)前采樣控制時(shí)刻t噴水閥開度的值u(t): 陽104]u(t) =u(t-l) +Au(t) (14)
[01化]所述噴水閥開度u(t)利用控制噴水減溫來控制鍋爐蒸汽溫度。 陽106]步驟6.返回步驟2繼續(xù)進(jìn)行下一步在線采樣的多步超前預(yù)測，依次持續(xù)控制。 陽107] 進(jìn)一步的，采用工業(yè)常用的比例系數(shù)Κρ、積分系數(shù)Ki和微分系數(shù)Kd，所述控制增量 的離散形式的PID算式如下式（15)所示：
陽111] 其中，Az(t)為控制增量；所述Az(t)在步驟4中指Aqr(t)，在步驟5中指Au(t)；
[0112] e(t)為誤差，在所述步驟4中指所述鍋爐蒸汽溫度的設(shè)定值yf與步驟2中的鍋爐 蒸汽溫度預(yù)測值y(t)之間的差值；在步驟5中指所述步驟4中內(nèi)回路的導(dǎo)前汽溫調(diào)整后的 設(shè)定值qf(t)與內(nèi)回路導(dǎo)前汽溫測量值q(t)之間的差值。
[0113] 上述詳細(xì)說明是針對(duì)本發(fā)明可行實(shí)施例的具體說明，該實(shí)施例并非用W限制本發(fā) 明的專利范圍，凡未脫離本發(fā)明的等效實(shí)施或變更，均應(yīng)包含于本案的專利保護(hù)范圍中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電站鍋爐蒸汽溫度的全工況多步超前預(yù)測控制方法，其特征在于：具體步驟如 下： 步驟1.W機(jī)組負(fù)荷X為變量，通過特性測試得到鍋爐蒸汽溫度過程的全工況模型； 步驟2.根據(jù)當(dāng)前采樣控制時(shí)刻t的機(jī)組負(fù)荷X和全工況模型，通過進(jìn)行在線采樣的鍋 爐蒸汽溫度的多步超前預(yù)測，計(jì)算得到當(dāng)前采樣控制時(shí)刻t的鍋爐蒸汽溫度預(yù)測值y(t); 步驟3.當(dāng)前機(jī)組工況的內(nèi)回路控制器采用比例積分（PI)控制，當(dāng)前機(jī)組工況的外回 路控制器采用比例積分微分（PID)控制，根據(jù)當(dāng)前采樣控制時(shí)刻t的機(jī)組負(fù)荷X和全工況 模型，確定適應(yīng)于當(dāng)前機(jī)組工況的內(nèi)回路PI控制器參數(shù)和外回路PID控制器參數(shù)； 步驟4.計(jì)算鍋爐蒸汽溫度的設(shè)定值yf與步驟2中的鍋爐蒸汽溫度預(yù)測值y(t)之間 的差值，即出口汽溫誤差，將所述出口汽溫誤差和所述步驟3中外回路PID控制器參數(shù)帶入 計(jì)算控制增量的離散形式的PID算式中，求得當(dāng)前采樣控制時(shí)刻t的內(nèi)回路的導(dǎo)前汽溫調(diào) 整后的設(shè)定值qr(t); 步驟5.計(jì)算所述步驟4中內(nèi)回路的導(dǎo)前汽溫調(diào)整后的設(shè)定值qf(t)與內(nèi)回路導(dǎo)前汽 溫測量值q(t)之間的差值，即導(dǎo)前汽溫誤差，將所述導(dǎo)前汽溫誤差和所述步驟3中內(nèi)回路 PI控制器參數(shù)帶入計(jì)算控制增量的離散形式的PID算式中，求得當(dāng)前采樣控制時(shí)刻t的噴 水閥開度u(t); 步驟6.返回步驟2繼續(xù)進(jìn)行下一步在線采樣的多步超前預(yù)測，依次持續(xù)控制。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電站鍋爐蒸汽溫度的全工況多步超前預(yù)測控制方法，其 特征在于：所述步驟1中的鍋爐蒸汽溫度過程的全工況模型包括噴水閥開度u(% )-導(dǎo)前 汽溫qrC)模型Gm,。。和導(dǎo)前汽溫qrC)-出口汽溫yrC)模型Gm,yq，兩個(gè)模型均是W機(jī)組 負(fù)荷X為變量的時(shí)變模型，其中模型Gm,q。的公式（1)如下： q(t)+c(x)q(t-l) =d(x)u(t-l) (1) 模型Gm,yq的公式似如下：其中，t表示當(dāng)前采樣控制時(shí)刻； X表示機(jī)組負(fù)荷； P表示導(dǎo)前汽溫q(t)變化到出口汽溫y(t)變化的純遲延時(shí)間； q(t)、q(t-l)、q(t-j-p)分別表示在t、t-1、t-j-p采樣控制時(shí)刻的導(dǎo)前汽溫； u(t-l)表示在t-1采樣控制時(shí)刻的噴水閥開度； y(t)、y(t-i)分別表示在t、t-i采樣控制時(shí)刻的出口汽溫； C(X)、d(x)、a; (X)、bj(X)均為機(jī)組負(fù)荷X的二次多項(xiàng)式，即C(X) =C2x2+CiX+c。、d(x)，其 中，C2、Cl、C。為導(dǎo)前汽溫模型的自回歸部分控制系數(shù)，d2、di、d。為導(dǎo)前汽溫模型的滑動(dòng)平均 部分控制系數(shù)，3片、叫、哥如為出口汽溫模型的自回歸部分控制系數(shù)，h'2、\、bjD為出 口汽溫模型的滑動(dòng)平均部分控制系數(shù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電站鍋爐蒸汽溫度的全工況多步超前預(yù)測控制方法，其 特征在于：所述步驟2中進(jìn)行在線采樣的鍋爐蒸汽溫度的多步超前預(yù)測的具體操作如下： 所述多步超前預(yù)測的預(yù)測步數(shù)與純遲延P有關(guān)，即當(dāng)預(yù)測步數(shù)為P時(shí)，公式（2)經(jīng)變形 得到如下預(yù)測公式（3):(3) 當(dāng)預(yù)測步數(shù)為P+1時(shí)，公式（2)經(jīng)變形得到如下預(yù)測公式（4):(4》 如此繼續(xù)，直到進(jìn)行完P(guān)+2步預(yù)測，預(yù)測步數(shù)為P+2時(shí)，公式（2)經(jīng)變形得到如下預(yù)測 公式巧）：4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種電站鍋爐蒸汽溫度的全工況多步超前預(yù)測控制方法，其 特征在于：所述步驟3中，當(dāng)前機(jī)組工況的內(nèi)回路控制器采用比例積分（PI)控制，當(dāng)前機(jī)組 工況的外回路控制器采用比例積分微分（PID)控制，根據(jù)模型Gm,。。計(jì)算內(nèi)回路PI控制器參 數(shù)巧和巧的公式分別如下公式（6)~（7):其中，f。是用于調(diào)整控制性能的內(nèi)回路濾波器系數(shù)，取值范圍0. 3~0. 7 ; 根據(jù)模型計(jì)算外回路PID控制器參數(shù)?ΚΙ"、的V、Κ^'Ι的公式分別如下公式（8)~ (10)：其中是用于調(diào)整控制性能的外回路濾波器系數(shù)，取值范圍0. 3~0. 7。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種電站鍋爐蒸汽溫度的全工況多步超前預(yù)測控制方法，其 特征在于：在所述步驟4中，將鍋爐蒸汽溫度的設(shè)定值yf與步驟2中的鍋爐蒸汽溫度預(yù)測 值y(t)之間的差值化及對(duì)應(yīng)的外回路PID控制器參數(shù)畔、啤、辟代入控制增量的離散形 式的PID算式，得到公式（11):其中，Aqt(t)為當(dāng)前采樣時(shí)刻t導(dǎo)前汽溫的增量； y(t+p巧）、y(t+p+1)、y(t+p)分別為鍋爐蒸汽溫度在t+p巧、t+p+l、t+p時(shí)刻的預(yù)測值； 將公式（11)代入如下公式（12)，得到當(dāng)前采樣控制時(shí)刻t的內(nèi)回路的導(dǎo)前汽溫調(diào)整后 的設(shè)定值qr(t): q^(t) =qr(t-l)+Aq^(t) (12) 其中，Qf(t)和Δqt(t)分別表示當(dāng)前采樣時(shí)刻t導(dǎo)前汽溫調(diào)整后的設(shè)定值及其增量； qf(t-l)表示表示前一采樣時(shí)刻t-1導(dǎo)前汽溫調(diào)整后的設(shè)定值。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種電站鍋爐蒸汽溫度的全工況多步超前預(yù)測控制方法，其 特征在于： 在所述步驟5中，將步驟4中內(nèi)回路的導(dǎo)前汽溫調(diào)整后的設(shè)定值df(t)與內(nèi)回路導(dǎo)前 汽溫測量值q(t)之間的差值W及對(duì)應(yīng)的內(nèi)回路PI控制器參數(shù);技f和巧代入控制增量的離 散形式的PID算式，得到公式（13):其中，Au(t)為當(dāng)前采樣控制時(shí)刻t噴水閥開度的增量； 將公式（13)代入如下公式（14)，得到當(dāng)前采樣控制時(shí)刻t噴水閥開度的值u(t): U(t) =U(t-1) +Δu(t) (14)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電站鍋爐蒸汽溫度的全工況多步超前預(yù)測控制方法，其屬于鍋爐自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，其步驟如下：1、以機(jī)組負(fù)荷x為變量，通過特性測試得到鍋爐蒸汽溫度過程的全工況模型；2、根據(jù)步驟1中數(shù)值，通過鍋爐蒸汽溫度的多步超前預(yù)測，得到鍋爐蒸汽溫度預(yù)測值y(t)；3、確定內(nèi)回路PI控制器參數(shù)和外回路PID控制器參數(shù)；4、將出口汽溫誤差和外回路PID控制器參數(shù)帶入計(jì)算控制增量的PID算式中，得內(nèi)回路的導(dǎo)前汽溫調(diào)整后的設(shè)定值？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？；5、將導(dǎo)前汽溫誤差和內(nèi)回路PI控制器參數(shù)帶入計(jì)算控制增量的PID算式中，得噴水閥開度u(t)；6、返回步驟2繼續(xù)多步超前預(yù)測，依次持續(xù)控制。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是克服了鍋爐蒸汽溫度控制滯后和控制性能隨機(jī)組負(fù)荷蛻變的問題。
【IPC分類】F22B35/00
【公開號(hào)】CN105318312
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510845212
【發(fā)明人】胡文斌, 王東風(fēng), 韓璞, 孫明
【申請(qǐng)人】廣東省粵電集團(tuán)有限公司, 華北電力大學(xué)（保定）
【公開日】2016年2月10日
【申請(qǐng)日】2015年11月26日