r>[007引如此继续，直到进行完P巧步预测，预测步数为P巧时，公式似经变形得到如下 预测公式巧）：
[0081] 步骤3.当前机组工况的内回路控制器采用比例积分（PI)控制，当前机组工况的 外回路控制器采用比例积分微分（PID)控制，根据当前采样控制时刻t的机组负荷X和全 工况模型，确定适应于当前机组工况的内回路PI控制器参数和外回路PID控制器参数；
[00間所述步骤3中，当前机组工况的内回路控制器采用比例积分的）控制，当前机组 工况的外回路控制器采用比例积分微分（PID)控制，根据模型Gm,。。计算内回路PI控制器参 数解卿昭脚公式分别如下公式做~（7):
[00化]其中，f。是用于调整控制性能的内回路滤波器系数，取值范围0. 3~0. 7 ;
[0086] 根据模型计算外回路PID控制器参数吟'、！<^/、K-的公式分别如下公式 做~（10):
[0090] 其中f；是用于调整控制性能的外回路滤波器系数，取值范围0. 3~0. 7。
[0091]步骤4.计算锅炉蒸汽溫度的设定值yf与步骤2中的锅炉蒸汽溫度预测值y(t)之 间的差值，即出口汽溫误差，将所述出口汽溫误差和所述步骤3中外回路PID控制器参数带 入计算控制增量的离散形式的PID算式中，求得当前采样控制时刻t的内回路的导前汽溫 调整后的设定值qf(t);
[0092] 在所述步骤4中，将锅炉蒸汽溫度的设定值yf与步骤2中的锅炉蒸汽溫度预测值 y(t)之间的差值W及对应的外回路PID控制器参数辟'、辟'、辟代入控制增量的离散形 式的PID算式，得到公式（11):
[0093]
[0094] 其中，ΔqrU)为当前采样时刻t导前汽溫的增量； 阳0巧]y(t+p巧）、y(t+p+1)、y(t+p)分别为锅炉蒸汽溫度在t+p巧、t+p+1、t+p时刻的预 测值；
[0096] 将公式（11)代入如下公式（12)，得到当前采样控制时刻t的内回路的导前汽溫调 整后的设定值qr(t):
[0097]q^(t) =qr(t-l)+Aq^(t) (12)
[009引其中，屯(t)和AqrU)分别表示当前采样时刻t导前汽溫调整后的设定值及其增 量；q^t-l)表示表示前一采样时刻t-1导前汽溫调整后的设定值。
[0099] 步骤5.计算所述步骤4中内回路的导前汽溫调整后的设定值qr(t)与内回路导 前汽溫测量值q(t)之间的差值，即导前汽溫误差，将所述导前汽溫误差和所述步骤3中内 回路PI控制器参数带入计算控制增量的离散形式的PID算式中，求得当前采样控制时刻t 的喷水阀开度u(t);
[0100] 在所述步骤5中，将步骤4中内回路的导前汽溫调整后的设定值qf(t)与内回路 导前汽溫测量值q(t)之间的差值W及对应的内回路PI控制器参数巧和吗代入控制增量 的离散形式的PID算式，得到公式（13):
[0101]
阳102]其中，Au(t)为当前采样控制时刻t喷水阀开度的增量； 阳103]将公式（13)代入如下公式（14)，得到当前采样控制时刻t喷水阀开度的值u(t): 阳104]u(t) =u(t-l) +Au(t) (14)
[01化]所述喷水阀开度u(t)利用控制喷水减溫来控制锅炉蒸汽溫度。 阳106]步骤6.返回步骤2继续进行下一步在线采样的多步超前预测，依次持续控制。 阳107] 进一步的，采用工业常用的比例系数Κρ、积分系数Ki和微分系数Kd，所述控制增量 的离散形式的PID算式如下式（15)所示：
阳111] 其中，Az(t)为控制增量；所述Az(t)在步骤4中指Aqr(t)，在步骤5中指Au(t)；
[0112] e(t)为误差，在所述步骤4中指所述锅炉蒸汽溫度的设定值yf与步骤2中的锅炉 蒸汽溫度预测值y(t)之间的差值；在步骤5中指所述步骤4中内回路的导前汽溫调整后的 设定值qf(t)与内回路导前汽溫测量值q(t)之间的差值。
[0113] 上述详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用W限制本发 明的专利范围，凡未脱离本发明的等效实施或变更，均应包含于本案的专利保护范围中。
【主权项】
1. 一种电站锅炉蒸汽溫度的全工况多步超前预测控制方法，其特征在于：具体步骤如 下： 步骤1.W机组负荷X为变量，通过特性测试得到锅炉蒸汽溫度过程的全工况模型； 步骤2.根据当前采样控制时刻t的机组负荷X和全工况模型，通过进行在线采样的锅 炉蒸汽溫度的多步超前预测，计算得到当前采样控制时刻t的锅炉蒸汽溫度预测值y(t); 步骤3.当前机组工况的内回路控制器采用比例积分（PI)控制，当前机组工况的外回 路控制器采用比例积分微分（PID)控制，根据当前采样控制时刻t的机组负荷X和全工况 模型，确定适应于当前机组工况的内回路PI控制器参数和外回路PID控制器参数； 步骤4.计算锅炉蒸汽溫度的设定值yf与步骤2中的锅炉蒸汽溫度预测值y(t)之间 的差值，即出口汽溫误差，将所述出口汽溫误差和所述步骤3中外回路PID控制器参数带入 计算控制增量的离散形式的PID算式中，求得当前采样控制时刻t的内回路的导前汽溫调 整后的设定值qr(t); 步骤5.计算所述步骤4中内回路的导前汽溫调整后的设定值qf(t)与内回路导前汽 溫测量值q(t)之间的差值，即导前汽溫误差，将所述导前汽溫误差和所述步骤3中内回路 PI控制器参数带入计算控制增量的离散形式的PID算式中，求得当前采样控制时刻t的喷 水阀开度u(t); 步骤6.返回步骤2继续进行下一步在线采样的多步超前预测，依次持续控制。2. 根据权利要求1所述的一种电站锅炉蒸汽溫度的全工况多步超前预测控制方法，其 特征在于：所述步骤1中的锅炉蒸汽溫度过程的全工况模型包括喷水阀开度u(% )-导前 汽溫qrC)模型Gm,。。和导前汽溫qrC)-出口汽溫yrC)模型Gm,yq，两个模型均是W机组 负荷X为变量的时变模型，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表示当前采样控制时刻； X表示机组负荷； P表示导前汽溫q(t)变化到出口汽溫y(t)变化的纯迟延时间； q(t)、q(t-l)、q(t-j-p)分别表示在t、t-1、t-j-p采样控制时刻的导前汽溫； u(t-l)表示在t-1采样控制时刻的喷水阀开度； y(t)、y(t-i)分别表示在t、t-i采样控制时刻的出口汽溫； C(X)、d(x)、a; (X)、bj(X)均为机组负荷X的二次多项式，即C(X) =C2x2+CiX+c。、d(x)，其 中，C2、Cl、C。为导前汽溫模型的自回归部分控制系数，d2、di、d。为导前汽溫模型的滑动平均 部分控制系数，3片、叫、哥如为出口汽溫模型的自回归部分控制系数，h'2、\、bjD为出 口汽溫模型的滑动平均部分控制系数。3. 根据权利要求2所述的一种电站锅炉蒸汽溫度的全工况多步超前预测控制方法，其 特征在于：所述步骤2中进行在线采样的锅炉蒸汽溫度的多步超前预测的具体操作如下： 所述多步超前预测的预测步数与纯迟延P有关，即当预测步数为P时，公式（2)经变形 得到如下预测公式（3):(3) 当预测步数为P+1时，公式（2)经变形得到如下预测公式（4):(4》 如此继续，直到进行完P+2步预测，预测步数为P+2时，公式（2)经变形得到如下预测 公式巧）：4. 根据权利要求3所述的一种电站锅炉蒸汽溫度的全工况多步超前预测控制方法，其 特征在于：所述步骤3中，当前机组工况的内回路控制器采用比例积分（PI)控制，当前机组 工况的外回路控制器采用比例积分微分（PID)控制，根据模型Gm,。。计算内回路PI控制器参 数巧和巧的公式分别如下公式（6)~（7):其中，f。是用于调整控制性能的内回路滤波器系数，取值范围0. 3~0. 7 ; 根据模型计算外回路PID控制器参数?ΚΙ"、的V、Κ^'Ι的公式分别如下公式（8)~ (10)：其中是用于调整控制性能的外回路滤波器系数，取值范围0. 3~0. 7。5. 根据权利要求4所述的一种电站锅炉蒸汽溫度的全工况多步超前预测控制方法，其 特征在于：在所述步骤4中，将锅炉蒸汽溫度的设定值yf与步骤2中的锅炉蒸汽溫度预测 值y(t)之间的差值化及对应的外回路PID控制器参数畔、啤、辟代入控制增量的离散形 式的PID算式，得到公式（11):其中，Aqt(t)为当前采样时刻t导前汽溫的增量； y(t+p巧）、y(t+p+1)、y(t+p)分别为锅炉蒸汽溫度在t+p巧、t+p+l、t+p时刻的预测值； 将公式（11)代入如下公式（12)，得到当前采样控制时刻t的内回路的导前汽溫调整后 的设定值qr(t): q^(t) =qr(t-l)+Aq^(t) (12) 其中，Qf(t)和Δqt(t)分别表示当前采样时刻t导前汽溫调整后的设定值及其增量； qf(t-l)表示表示前一采样时刻t-1导前汽溫调整后的设定值。6.根据权利要求5所述的一种电站锅炉蒸汽溫度的全工况多步超前预测控制方法，其 特征在于： 在所述步骤5中，将步骤4中内回路的导前汽溫调整后的设定值df(t)与内回路导前 汽溫测量值q(t)之间的差值W及对应的内回路PI控制器参数;技f和巧代入控制增量的离 散形式的PID算式，得到公式（13):其中，Au(t)为当前采样控制时刻t喷水阀开度的增量； 将公式（13)代入如下公式（14)，得到当前采样控制时刻t喷水阀开度的值u(t): U(t) =U(t-1) +Δu(t) (14)。
【专利摘要】本发明公开了一种电站锅炉蒸汽温度的全工况多步超前预测控制方法，其属于锅炉自动控制技术领域，其步骤如下：1、以机组负荷x为变量，通过特性测试得到锅炉蒸汽温度过程的全工况模型；2、根据步骤1中数值，通过锅炉蒸汽温度的多步超前预测，得到锅炉蒸汽温度预测值y(t)；3、确定内回路PI控制器参数和外回路PID控制器参数；4、将出口汽温误差和外回路PID控制器参数带入计算控制增量的PID算式中，得内回路的导前汽温调整后的设定值？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？；5、将导前汽温误差和内回路PI控制器参数带入计算控制增量的PID算式中，得喷水阀开度u(t)；6、返回步骤2继续多步超前预测，依次持续控制。本发明的优点是克服了锅炉蒸汽温度控制滞后和控制性能随机组负荷蜕变的问题。
【IPC分类】F22B35/00
【公开号】CN105318312
【申请号】CN201510845212
【发明人】胡文斌, 王东风, 韩璞, 孙明
【申请人】广东省粤电集团有限公司, 华北电力大学（保定）
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年11月26日