Nmc滑压控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及火电机组滑压控制领域，具体涉及一种应用在机组模型多变不确定领 域的NMC (无模型控制）滑压控制方法。
【背景技术】
[0002] 目前，公知的机组滑压是基于协调控制的一种控制功能，其根本是在机组的主汽 门前的压力控制，多采用了 DEB(直接能量平衡方式）或IEB(间接能量平衡方式）；这两种 方式都是基于机组模型的，前者基于机组的汽水特性模型，后者基于了机组的燃烧及汽水 模型而设计。随着机组的硬件设备的改造和煤种的多变，出现了机组模型随时间的不确定 性给控制带来了困扰，使机组的控制效果不理想。
【发明内容】
[0003] 有鉴于此，本发明目的是为了克服现有的DEB(直接能量平衡方式）或IEB(间接 能量平衡方式）这两种方式控制的不足，提供一种在机组模型多变不确定情况下的NMC滑 压控制方法。该方法不依赖于机组模型而进行独立控制，既保证了机组跟随设定值的实时 性又保证了机组控制变量的稳定性。
[0004] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：NMC滑压控制方法，该方法采用的无 模型控制律由下述算法组成：
[0005] 1)该NMC滑压控制方法中，输出方程的表达形式供_如公式⑴：
[0006]
(1:):
[0007] 2)该NMC滑压控制方法中，输入方程的表达形式即控制律算法如公式⑵；
[0008]
(2)；
[0009] 其中：u(k - 1)是P维输人向量；
[0010] k是离散时间；
[0011] y(k - 1)是真实系统S相应于控制量u (k - 2)的一维输出（假定系统时滞是1);
[0012] y。是系统输出目标值；
[0013] α为适当常数，它的作用是避免当臀P)太小而使由算法得到的u(k-l)的某些分 量非常大；
[0014] Ak为补偿系数，称为控制参数；
[0015] G( ·)是一个适当的函数，它表示控制律的功能组合部分，功能组合部分是由一系 列控制功能元经适当组合而成，所述的控制功能元是指表示一种控制功能的算法公式；
[0016] 且 =(γ〇， γ 沙一 I) ,: Y(k - 2),:- ，錄一 n，）1 ,
.n、m是适当的非负整数；Θ (k)表示可能时变的功 能组合系数向量，它由在线自适应辨识算法来确定；丨炉(幻丨是供(幻的估计值，（供(幻>满足 方程（1)。
[0017] 进一步的，对于任意的一步时滞动态系统S，如果u(k - 2)辛u(k - 1)，则对于系 统S的任意两个相邻时刻的输人输出数据：{u (k - 2)，Y (k - I)}、{u (k - I)，Y (k)}，必存 在一个向量河/c)，使得式⑴成立。
[0018] 进一步的，无模型控制律的算法步骤如下：
[0019] 关于，(?的存在性是比较显然的，当公式（1)中的k = 2,3,…时称为系统s的 泛模型，其为无模型控制律设计的基本出发点，由泛模型出发，可导出无模型控制律的基本 算法；
[0020] 控制律的设计问题是y(k) = y(0)已给定，而u(k-l)未知，它是由控制律计算出 来的；根据历史观测数据{y (k-1)，u (k-2)}，{y (k-2)，u (k-3)}，…，{y (I)，u (0)}，对泛模型 中的时变参数（供(幻丨，.用带遗忘因子的递推最小二乘法求出 -iy的估值 再利用多层递阶预报方法对奴幻进行预报，得出预报值丨舛幻h
[0021] 得出无模型控制律的算法步骤如下：
[0022] 观测数据{y(k-l)，u(k_2)}，{y(k_2)，u(k_3)}，…，{y(l)，u(0)}----(p{k - \、 -φ('κ)----u (k-1)---实际系统---输出 y (k)-观测数据{y (k-1)，u (k-2)}，{y (k-2)， u(k-3)}，···，{y(l)，u(0)}-重复上述步骤求出下一刻的输入输出。
[0023] 进一步的，该NMC滑压控制方法中，无模型预测控制的稳定性分析如下：
[0024] 首先分析无模型控制律的基本形式：
[0025] 1)糾幻满足方程（3'）：
[0026] v(^) - y(k - I} = (p{k)' [u{k - i} - u(k - 2)] ( 3，），其满足的方程与上 述公式⑴相同，
[0027] 2)控制律算法
[0028]
C4：)fl
[0029] 进一步的，对于公式（3'）具有如下引理：[0030] 引理1A)如果存在N，当K彡N时，有
[0031] (S)
[0032] 则系统的控制律（4)的控制变量u (k-1)所对应系统的输出y (k)收敛于目标值y。， 即 = ?。其中
[0033] B) a)若 β > 0 使 0 < Δ k彡 β，k = N，N+1......；
[0034]
[0035] C)若 β > 0 使 0 < Δ k彡 β，k = N，N+1......；
[0036] 有0 < α < β，及 Ak的子列 Δ ki使〇 < α < Δ ki< β，i = 1，2..·;
[0037] 如果条件B)或C)之一成立，则必存在一个常数λ，使当λ = \,时，系统的控制 律（4)的控制变量u (k-Ι)岁对应系统输出y(k)收敛于目标值y。：
[0038] k丨丄丨p,.i'(幻 ? (6)〇
[0039] 进一步的，所述引理1中结论A)、B)和C)的论证如下：
[0040] 证明证A):由（3'）和（4)可得：
[0045] 因此式（6)等价于
[0046] , (8)
[0047] 由无穷乘积的相应定理，由条件（5)可推出（8)结论（A)得证；
[0048] 证 B):由条件 B)，取入1<=入=1/0，有 〇<AkAK彡 1，
因此，由无穷乘积相应定理，式（8)成立，从而（6)成立，得证；
[0049] 证明C):显然，如果八^茜足条件C)则它一定满足条件B)，因为条件C可得
结论成立。
[0050] 进一步的，对于控制律算法公式（4)的引理如下：
[0051] 引理2对于控制律
[0052] (9，）
[0053] 其中炉(句满足方程（3'），K = 2, 3···..，如果，存在常数β > 0及N，使0 <八1(彡0，1( = 1糾1，....；存在常数1>〇使〇<11〇〇彡]\1，1( = 1糾1，....；
[0054] 则必然存在一个常数λ，使得当Ak= λ时，系统的控制律（9'）的控制变量 u(k-l)所对应的系统的输出y(k)收敛于目标值y。：
[0055]
(IO)0
[0056] 进一步的，所述引理2论证如下：
[0057] 证明令< (9'）归为基本形式⑷，于是根据⑵有
[0058]
[0059] 因为式子（10)等价于
（n )
[0060] 取
则由引理条件可得
[0061] 由于（12)，应用无穷乘积相应的定理，即得（11)，可得系统稳定。
[0062] 本发明采用以上技术方案，本发明的有益效果是，可以通过（11)及（12)式表明系 统是稳定的，兼顾了调节特性和机组的输出系统的稳定性。该方法不依赖于机组模型而进 行独立控制，既保证了机组跟随设定值的实时性又保证了机组控制变量的稳定性。一种脱 离于PID控制即APC控制的另一种控制方法，脱离模型依赖，具有PID的普遍适应性，同时 又基于APC最优化理论保证系统输出跟随设定值，又保证控制作用动作最小的一种方法在 应用于机组滑压控制可以起到良好效果。
【附图说明】
[0063] 图1是本发明NMC滑压控制方法之控制器方案原理图。
【具体实施方式】
[0064] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
[0065]自适应控制器的设计首先要建立系统的数学模型。就是说自适应控制器的设计必 须依赖一个结构确定的模型，这就限制了这种自适应性的适用范围。无模型控制器的设计， 打破了参数自适应的限制，实现了结构自适应，它的设计是以泛模型为基础的。
[0066] 引入泛模型的目的，是为了避免在自适应控制器设计前的建模过程。泛模型也应 该在反馈过程中得到校正，所以它是与无模型控制律的基本形式同时存在。
[0067] 无模型控制律的基本算法就是由泛模型式的辨识算法和基本控制算法在线交互 进行而组成的。经过迭代计算得到值以后，即可以应用控制律式进行系统反馈控制，控制的 结果将得到一组新的观测数据，在已有数据中添加这一组新的数据，再对模型参数进行计 算。如此继续下去，就可实现辨识与控制的一体化。
[0068] 本实施例中提供的NMC滑压控制方法，该方法采用的无模型控制律由下述算法组 成：现详述如下：
[0069] I. 1无模型控制器的一般形式
[0070] 无模型控制律的一般形式由下述算法组成：
[0071] 1)该NMC滑压控制方法中，输出方程的表达形式4幻如公式（1):
[0072]
(1)
[0073] 2)该NMC滑压控制方法中，输入方程的表达形式即控制律算法如公式⑵；
[0074]
(2：)；
[0075] 其中：u(k - 1)是P维输人向量；
[0076] k是离散时间；
[0077] y(k - 1)是真实系统S相应于控制量u (k - 2)的一维输出（假定系统时滞是1);
[0078] y。是系统输出目标值；
[0079] α为适当常数，它的作用是避免当太小而使由算法得到的u(k-l)的某些分 量非常大；
[0080] Ak为补偿系数，称为控制参数；
[0081] G( ·)是一个适当的函数，它表示控制律的功能组合部分，功能组合部分是由一系 列控制功能元经适当组合而成，所述的控制功能元是指表示一种控制功能的算法公式；
[0082] 且
n、m是适当的非负整数；Θ (k)表示可能时变的功 能组合系数向量，它由在线自适应辨识算法来确定；幻丨是利的估计值，（炉(幻；)满足 方程（1)。
[0083] 需要补充说明的是，对于任意的一步时滞动态系统S，如果u (k - 2)辛u (k - 1)， 则对于系统S的任意两个相邻时刻的输人输出数据：{u(k - 2)，Y(k - I)}、{u(k - 1)， Y (k)}，必存在一个向量^^),使得式（1)成立。
[0084] 无模型控制律的算法步骤如下：
[0085] 关于脅P)的存在性是比较显然的，当公式（1)中的k = 2,3，