专利名称：火电机组先进控制多模型切换方法
技术领域：
本发明涉及超超临界火电机组协调控制技术，特别是涉及火电机组先进控制多模型切换方法。
背景技术：
多模型方法具有智能控制的特点，能够把经典的建模、控制方法与先进的控制思想相结合，基本原理简单，算法简便，易于实现。因此，近年来倍受国内外学者的关注，被广泛地应用于航空航天、化学工程、机器人、医疗卫生、汽 车エ业等控制中，在实践中积累了许多成功的经验。多模型自适应控制的研究于20世纪70年代获得成功，90年代又掀起了一个研究热潮。70年代，大多数学者致カ于研究以概率加权形式求取最优控制器。Goodwin和Narendra等人相继提出了具有稳定性的多模型自适应控制(Multiple Model AdaptiveControl简称MMAC)。我国学者针对某电厂500MW机组模型，依据锅炉运行滑压曲线建立了机组在不同エ况点的线性化模型，用隶属度加权的方法合成出机组T-S模糊模型，然后采用多变量鲁棒控制器对机炉协调控制系统局部工作点线性化模型设计解耦控制器，采用模糊多模型控制算法将协调控制系统的非线性问题转化为线性问题进行设计，一方面简化了控制器设计过程，另ー方面也有利于控制算法的实际应用。但上述的方法基本针对亚临界和超临界火电机组。超超临界火电机组(1000MW)是未来火电机组的发展趋势，由于常规火电机组为汽包炉，而超超临界机组采用直流炉作为蒸汽动カ来源，直流炉具有更强的非线性和耦合特性，所以两种机组的动态特性是不同的，但是传统技术当中，针对超超临界机组控制的非线性问题尚未得到解決。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种火电机组先进控制多模型切換方法，能够本发明主要针对超超临界机组的多模型控制的模型切換方法。一种火电机组先进控制多模型切换方法，包括根据火电机组的锅炉最大连续蒸发量，预设数个エ况分界值，建立与各个エ况分界值相对应的控制模型；以机组对象的输出量、所述控制模型的输出量作为输入參数，按照预设的加权规则获取输出控制増量，调节所述机组对象的输出量。实施本发明，具有如下有益效果通过将模型切換和预测控制引入到热エ过程自动控制中，建立一种基于负荷或者燃料量为调度量的模型切换规则，利用预测控制处理时滞和约束的天然优越性，来达到更好的控制效果。
图I为本发明火电机组先进控制多模型切換方法的流程图2为本发明火电机组先进控制多模型切换方法的实施例的示意图；图3为本发明火电机组先进控制多模型切換方法的实施例的流程图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进ー步地详细描述。图I为本发明火电机组先进控制多模型切換方法的流程图，包括SlOl :根据火电机组的锅炉最大连续蒸发量，预设数个エ况分界值，建立与各个エ况分界值相对应的控制模型；S102:以机组对象的输出量、所述控制模型的输出量作为输入參数，按照预设的加 权规则获取输出控制增量，调节所述机组对象的输出量。由于预测控制器各參数依然是基于机组的动态特性的特点，在指定的运行エ况点位置的固定模型而选取的，所以当机组运行エ况大范围变化吋，预测控制性能亦会随之明显下降，比如控制效果会有静差，达不到电网中心调控指令的负荷设定点。本发明针对现有多模型技术在超超临界机组控制方法上的空白，提供ー种基于多模型切換的超超临界火电机组协调控制系统的预测控制方法，在不同负荷段火电机组模型发生变化的情况下进行模型切換，解决常规的火电机组协调控制方法中存在的不足和缺陷，由于常规火电机组为汽包炉，而超超临界机组采用直流炉作为蒸汽动カ来源，直流炉具有更强的非线性和耦合特性，所以两种机组的动态特性是不同的。通过将模型切换和预测控制引入到热エ过程自动控制中，建立一种基于负荷或者燃料量为调度量的模型切换规贝1J，利用预测控制的处理时滞和约束的天然优越性，来达到更好的控制效果。本发明的原理是，基于非线性过程(线性不确定过程)在多个工作点上(多种情况下)的线性化模型，把整个对象工作空间划分为若干子空间，而每个子空间可以找到ー个较精确的固定模型，再通过加权子模型获得复杂对象的全局近似模型作为预测模型，然后采用线性优化或非线性优化方法计算预测控制器输出。这是多模型预测控制有别于其它多模型控制方法之处，很好的解决了机组从燃料输入到负荷输出的时滞性，同时燃料、给水以及阀门等多输入和负荷、蒸汽温度、蒸汽压カ等多输出之间的多变量控制问题也体现了预测控制方法的灵活性。因为机组的各个エ况的动态特性存在差异，本发明根据火电机组的锅炉最大连续蒸发量，预设数个エ况分界值。优选地，选取了 25%，50%，75%1100%BMCR(Boiler maximumcontinue rate，锅炉最大连续蒸发量)四个エ况为建模エ况点，，建立与各个エ况分界值相对应的控制模型。同时以当前エ况与设定エ况的符合程度来决定各个子模型的权重，进而决定在控制量输出中各个子模型所占比重。当前エ况，也就是当前的BMCR值与设定エ况的差值的大小决定了当前エ况与设定エ况的符合程度。实际上，选取建模エ况点的个数取决于实际对象非线性的強弱程度。本发明中，根据超超临界机组的非线性特性，选取了 25%，50%，75%及100%BMCR四个エ况，可以满足实际控制的控制要求。以机组对象的输出量、所述控制模型的输出量作为输入參数，按照预设的加权规则获取输出控制增量，调节所述机组对象的输出量。所述加权规则包括MMPC(multi-model-based predictive control,多模型预测控制)技术。
多模型预测控制是非线性预测控制的ー种基本形式，采用多个线性化的局部模型来描述同一个非线性对象。MMPC控制针对局部模型设计控制器，以切换或加权形式获得全局输出。多模型预测控制针对多个局部模型分别设计预测控制器，每个控制周期中得到多组控制输出增量通过加权形式获得实际控制输出增量。图2为本发明火电机组先进控制多模型切换方法的实施例的示意图。建立机组投入协调控制后的25%，50%, 75%及100%BMCR四个负荷段的模型，模型之间的切换采用插值方式进行，确保MPC (Model Predictive Control,模型预测控制)控制的准确性，不同负荷段多模型结构控制如图2所示。图中预测模型为
权利要求
1.一种火电机组先进控制多模型切换方法，其特征在于，包括 根据火电机组的锅炉最大连续蒸发量，预设数个工况分界值，建立与各个工况分界值相对应的控制模型； 以机组对象的输出量、所述控制模型的输出量作为输入参数，按照预设的加权规则获取输出控制增量，调节所述机组对象的输出量。
2.根据权利要求I所述的火电机组先进控制多模型切换方法，其特征在于，所述加权规则，包括 设置各个控制模型的插值系数； 根据所述工况分界值划分工作区间，以当前的工况值所处的工作区间，选择与其相邻的两个工况分界值； 选取调度变量，对与所述两个工况分界值相对应的加权控制模型的插值系数进行插值 计算。
3.根据权利要求2所述的火电机组先进控制多模型切换方法，其特征在于，选取调度变量的步骤，包括 根据所述火电机组当前的负荷或当前的燃料量，设定所述调度变量。
4.根据权利要求2或3所述的火电机组先进控制多模型切换方法，其特征在于 当当前的工况值切换所处的工作区间时，采用滚动优化算法调整所述控制模型的输出量。
5.根据权利要求4所述的火电机组先进控制多模型切换方法，其特征在于，所述工况分界值，包括25%的锅炉最大连续蒸发量；50%的锅炉最大连续蒸发量;75%的锅炉最大连续蒸发量，及100%的锅炉最大连续蒸发量。
6.根据权利要求4所述的火电机组先进控制多模型切换方法，其特征在于，所述机组对象包括超(超超)临界火电机组对象、亚临界火电机组对象、循环流化床火电机组对象，及火电机组的汽温控制对象。
全文摘要
本发明公开了火电机组先进控制多模型切换方法。该方法包括根据火电机组的锅炉最大连续蒸发量，预设数个工况分界值，建立与各个工况分界值相对应的控制模型；以机组对象的输出量、所述控制模型的输出量作为输入参数，按照预设的加权规则获取输出控制增量，调节所述机组对象的输出量。采用本发明，可以建立一种基于负荷或者燃料量为调度量的模型切换规则，利用预测控制的处理时滞和约束的天然优越性，来达到更好的控制效果。
文档编号G05B13/04GK102854797SQ201210333178
公开日2013年1月2日 申请日期2012年9月10日 优先权日2012年9月10日
发明者张曦, 陈世和, 潘凤萍, 阎威武, 罗嘉, 王国良 申请人:广东电网公司电力科学研究院, 上海交通大学