技術(shù)特征：

1.用于超臨界火電機組機爐系統(tǒng)負荷跟蹤的雙層控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括上、下兩層控制器，上層控制器為經(jīng)濟性線性預(yù)測控制器ELMPC，下層控制器為L1自適應(yīng)控制器；

所述經(jīng)濟性線性預(yù)測控制器ELMPC建立機爐系統(tǒng)的局部帶擾動項線性化模型，以系統(tǒng)未來一段時間內(nèi)的經(jīng)濟性最優(yōu)為目標，規(guī)劃出系統(tǒng)在未來一段時間內(nèi)的最優(yōu)狀態(tài)與輸出軌跡，并得到對應(yīng)的最優(yōu)控制量，將最優(yōu)控制量及對應(yīng)的系統(tǒng)最優(yōu)狀態(tài)與輸出軌跡傳入下層控制器中；

所述下層控制器為L1自適應(yīng)控制器，L1自適應(yīng)控制器根據(jù)上層控制器傳來的最優(yōu)狀態(tài)與輸出軌跡以及實際機組狀態(tài)及輸出的測量值，在上層控制器規(guī)劃出的控制量的基礎(chǔ)上加入自適應(yīng)修正量，消除被控對象中建模誤差、線性化誤差、不可測擾動所帶來的系統(tǒng)實際軌跡與理想規(guī)劃軌跡間的偏差，并將實際對象中的偏差信息反饋回上層控制器，用于更新上層的預(yù)測模型；L1自適應(yīng)控制器的控制量作為執(zhí)行機構(gòu)的控制指令信號。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述經(jīng)濟性線性預(yù)測控制器的最優(yōu)控制量u^*(t)通過在每一個采樣時刻t＝kT，解如下目標函數(shù)的經(jīng)濟性最優(yōu)化問題得到：

$U\left(kT\right)=\underset{U\left(kT\right)}{min}\left(J_t\right(kT)+J_v(kT)+J_f(kT\left)\right),$

其中，U(kT)為解得的最優(yōu)控制序列：

U(kT)＝[u(kT),u((k+1)T),…u((k+M)T)]^T

則u^*(t)＝u(kT),t∈[kT,(k+1)T)

其中，u(kT)為采樣時刻t＝kT時的控制量，u((k+M)T)為采樣時刻t＝(k+M)T時的控制量，并有u＝[u_B,D_fw,u_t]^T，u_B為機組燃料量指令，D_fw為給水量，u_t為主蒸汽閥門開度；

M為控制時域，T為采樣周期，kT表示當前采樣時刻，J_t為機組負荷跟蹤誤差成本項，J_v為主蒸汽閥門節(jié)流損失項，J_f為燃料成本項。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述機組負荷跟蹤誤差成本項J_t、主蒸汽閥門節(jié)流損失項J_v和燃料成本項J_f通過如下公式計算：

$J_t\left(kT\right)=\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{\mathrm{\κ}}_t{\left(N_{e,ref}\right(\left(k+i\right)T)-N_e(\left(k+i\right)T\left)\right)}^2,$

$J_v\left(kT\right)=\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{\mathrm{\κ}}_v\·\[a_1\·(1-u_t(\left(k+i\right)T\left)\right)p_s\left(\right(k+i\left)T\right)+a_2(1-u_t(\left(k+i\right)T)+a_3{p}_{st}\left(\right(k+i\left)T\right)+a_4\]$

$J_f\left(kT\right)=\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{\mathrm{\κ}}_f{r}_B\left(\right(k+i\left)T\right),$

其中，i為未來時間的采樣點序號，k表示當前采樣點序號，并有i<N，N為預(yù)測時域，N_e,ref為電網(wǎng)對機組的負荷設(shè)定值，N_e為機組負荷，p_st為主蒸汽壓力，u_t為主蒸汽調(diào)門開度，r_B為進入爐膛的燃料量，κ_t、κ_v和κ_f為成本系數(shù)，a₁、a₂、a₃和a₄為閥門損失系數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述經(jīng)濟性線性預(yù)測控制器ELMPC通過如下步驟建立局部帶擾動項線性化模型：

步驟1，選取機組較頻繁運行的工況點，建立該工況點附近的局部線性化模型：

$\begin{array}{c}y\left(jT\right)=C\&CenterDot;x\left(jT\right)+D\&CenterDot;u\left(jT\right)\\ x\left(\right(j+1\left)T\right)=A\&CenterDot;x\left(jT\right)+B\&CenterDot;u\left(jT\right)\end{array},$

其中，jT表示任意一個采樣時刻，(j+1)T表示jT的下一個采樣時刻，y為系統(tǒng)輸出，并有y＝[p_st,h_m,N_e]^T，h_m為汽水分離器出口焓值，x為系統(tǒng)狀態(tài)，并有x＝[r_B,p_m,h_m]^T，p_m為汽水分離器出口壓力，A,B,C,D為系統(tǒng)矩陣；

步驟2，在步驟1建立的局部線性化模型中，加入狀態(tài)擾動項σ與輸出擾動項δ，由此得到經(jīng)濟性線性預(yù)測控制器ELMPC在采樣時刻t＝kT的局部帶擾動項線性化模型為：

$\begin{array}{c}x\left(kT\right|\left(k+n\right)T)=A\&CenterDot;x\left(kT\right|\left(k+n-1\right)T)+B\&CenterDot;\left(u\right(k+n-1\left)T\right)+\mathrm{\&sigma;}\left(kT\right))\\ y\left(kT\right|\left(k+n\right)T)=C\&CenterDot;x\left(kT\right|\left(k+n\right)T)+D\&CenterDot;u\left(\right(k+n\left)T\right)+\mathrm{\&delta;}\left(kT\right)\end{array},$

其中，x(kT|(k+n)T)表示經(jīng)濟性線性預(yù)測控制器ELMPC在kT時刻對系統(tǒng)狀態(tài)在未來(k+n)T時刻的預(yù)測值，y(kT|(k+n)T)表示經(jīng)濟性線性預(yù)測控制器ELMPC在kT時刻對系統(tǒng)輸出在未來(k+n)T時刻的預(yù)測值，u((k+n)T)表示系統(tǒng)在(k+n)T時刻的控制輸入，σ(kT)表示狀態(tài)擾動項在采樣點kT時刻的更新值，δ(kT)表示輸出擾動項在采樣點kT時刻的更新值。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，步驟2中，通過如下公式求取輸出擾動項在采樣時刻t＝kT時刻的更新值δ(kT)：

δ(kT)＝y(tǒng)(kT)-C·x(kT)-D·u_L1((k-1)T)，

其中，y(kT)為系統(tǒng)輸出在采樣點kT時刻的測量值，x(kT)為系統(tǒng)狀態(tài)在采樣點kT時刻的測量值，u_L1((k-1)T)為L1自適應(yīng)控制器在(k-1)T時刻的控制量。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，步驟2中，通過如下公式求取狀態(tài)擾動項在采樣時刻t＝kT的更新值σ(kT)：

σ(kT)＝u_δ(kT)，

其中，u_δ(kT)為L1自適應(yīng)控制器在采樣時刻t＝kT的自適應(yīng)修正量。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述L1自適應(yīng)控制器的控制量為：

u_L1(t)＝u_δ(t)+u^*(t)，

其中u_δ(t)為L1自適應(yīng)控制器中產(chǎn)生的自適應(yīng)修正量，u^*(t)為經(jīng)濟性線性預(yù)測控制器ELMPC傳入下層的最優(yōu)控制量。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，通過如下公式計算自適應(yīng)修正量：

$u_{\mathrm{\&delta;}}\left(t\right)=L^{-1}(-C(s)\&CenterDot;\widehat{\mathrm{\&sigma;}}(s\left)\right),$

其中，表示狀態(tài)擾動項的估計值的拉普拉斯變換，L^-1(·)表示括號內(nèi)信號的拉普拉斯反變換，C(s)表示一個低通濾波器，具有如下形式：

$C\left(s\right)=\frac{h}{s+h},$

其中，h為低通濾波器的帶寬。