从而影响系统性能;在对烟囱入口输入端的NOx浓度值的控制中，控制要求不是强 制使烟囱入口输入端的NOx浓度在设定值，而是将其控制在一定的区间范围内，当烟囱入口 输入端的NOx浓度值在设定范围变化，控制器不产生新的控制作用，从而降低了执行机构的 执行次数，延长了其寿命，提高了脱硝系统的经济性。
【附图说明】
[0032]图1为本发明的SCR脱硝系统结构图；
[0033]图2为采用本发明方法与采用PID控制器得到的烟囱入口输入端的Nox浓度的对比 图；
[0034] 图3为采用本发明方法与采用PID控制器得到的A侧喷氨阀门开度的对比图；
[0035] 图4为采用本发明方法与采用PID控制器得到的B侧喷氨阀门开度的对比图；
[0036] 图5为本发明的SCR脱硝系统优化控制在输出扰动下的烟囱入口输入端的Nox浓度 的控制效果图；
[0037] 图6为本发明的SCR脱硝系统优化控制在输出扰动下的A侧喷氨阀门开度的控制效 果图；
[0038] 图7为本发明的SCR脱硝系统优化控制在输出扰动下的B侧喷氨阀门开度的控制效 果图。
【具体实施方式】
[0039] 下面结合【具体实施方式】对本发明的技术方案作进一步的介绍。
[0040] 本发明公开了一种基于多变量区间约束预测的SCR脱硝优化控制系统，如图1所 示，包括N0x浓度目标值设置单元1、多变量预测控制单元2、比例控制单元A3、喷氨阀门A4、 SCR反应器A5、反应器A到烟囱入口的过渡烟道6、比例控制单元B7、喷氨阀门B8、SCR反应器 B9、反应器昭_囱入口的烟道10和烟囱入口 11。
[0041] NOx浓度目标值设置单元1与多变量预测控制单元2相连，多变量预测控制单元2有 两路输出端，其中第一路输出端连接比例控制单元A3的输入端，比例控制单元A3的输出端 连接喷氨阀门A4的输入端、喷氨阀门A4的输出端连接SCR反应器A5的输入端，SCR反应器A5 的输出端连接反应器A到烟囱入口的过渡烟道6的输入端;第二路输出端连接比例控制单元 B7的输入端、比例控制单元B7的输出端连接喷氨阀门B8的输入端，喷氨阀门B8的输出端连 接SCR反应器B9输入端，SCR反应器B9输出端连接反应器B到烟肉入口的过渡烟道10的输入 端;SCR反应器A5输出端的输出N0x浓度与多变量预测控制单元2的第一路输出端的输出控 制量求和之后连接比例控制单元A3的输入端，SCR反应器B9输出端的输出N0x浓度与多变量 预测控制单元2的第二路输出端的输出控制量求和之后连接比例控制单元B7的输入端;反 应器A到烟囱入口的过渡烟道6输出端的输出N0x浓度与SCR反应器B到烟囱入口的过渡烟道 1 〇输出端的输出N0x浓度求和之后连接烟囱入口 11的输入端，求和得到的N0x浓度值与N0x 浓度目标值设置单元1输出端的输出N0x浓度目标值经过求和之后连接多变量预测控制单 元2的输入端。
[0042]本发明还公开了一种基于多变量区间约束预测的SCR脱硝优化控制方法，包括以 下的步骤：
[0043] 1)在稳态工况下，设置SCR脱硝优化控制系统为手动控制状态，保持喷氨阀门B8的 开度不变，以喷氨阀门A4的阀门开度为输入进行NOx浓度的开环阶跃响应试验，得到喷氨阀 门A4的模型WQ1 (s)、SCR反应器A5的模型WQ2 (s)以及反应器Ailj烟囱6的模型WQ3 (s);保持喷氨 阀门A4的开度不变，以喷氨阀门B8的开度为输入进行NOx浓度的开环阶跃响应试验，得到喷 氨阀门B8的模型Wn(s)、SCR反应器B9的模型W 12(s)以及反应器B到烟肉入□的过渡烟道10 的模型W13(s);
[0044] 2)在比例控制单元A3和比例控制单元B7中，确定比例调节器的参数Kpa和Kpb，计算 多变量预测控制单元2到烟囱入口 11输入端的NOx浓度值的总模型W(s)，并得到总模型的阶 跃响应系数为&η(1)，&11(2)，. . .，&11(他）以及a12(l)，a12(2)，. . .，a12(N2)，其中，Ni，N2为阶 跃响应的时域长度；
[0045] 3)设置多变量预测控制单元2中的多变量预测控制器的相关参数，包括采样时间 Ts、预测步数P、控制步数M、输出误差权矩阵Q和控制权矩阵R;其中，采样时间Ts的选取规则 为T 95/Ts = 5~15，T95为过渡过程上升到95 %的调节时间；预测步数P的选取规则为PTS = tP， t P为出口 N 0 x浓度阶跃响应的上升时间；控制步数Μ取值为3~5 ;输出误差权矩阵Q为Q = diag(q(l)，· · ·，q(P));控制权矩阵R为R=[diag(ri(l)，· · ·，ri(M)) ;diag(r2(l)，· · ·，r2 (Μ))];
[0046] 4)在k时刻，检测实际烟囱入口 11输入端的NOx浓度值yi(k)，在多变量预测控制单 元2中，将NOx浓度测量值y(k)与所述NOx浓度预测值μ-1)进行比较，计算输出误差e (k);用输出误差e(k)修正NOx浓度预测初值向量氣得到修正后的出口NOx浓度 预测值向量采用公式⑴对烟囱入口 11输入端的NOx浓度值进行预测：
[0048] 其中，JUA")表示在k时刻对未来P时刻烟囱入口 11输入端的NOx浓度的预测值向 量，⑷表示在k时刻对未来P时刻烟囱入口 11输入端的NOx浓度的预测初值向量；Δ Uj,μ (k)为多变量预测控制增量向量，也即在k时刻对未来时刻的控制量增量向量;Alu为单位阶 跃响应系数组成的动态矩阵；
[0049] 5)计算 AUj,M(k)的约束；
[0050] 6)选取性能指标函数J(k)
[0051] min J(^) =|| sP(k) ||ρ + || AUM(k)\\l
[0052] S . t Ulmin < ui(k) < Ulmax,U2min < U2(k) < U2max
[0053] Δ Ulmin < A Ul(k) < Δ uimax, A U2min < A U2(k) < Δ U2max
[0054] ymin-e(k) < y(k) < ymax+e(k)
[0055] e(k) >0
[0056]
的程度;将性能指标转化成二次型的形式，可以得到：
[0058]
,b = [0, · . ·0]，fo表示与 Δ U(k)无关的 常数项；
[0059] 在上述约束条件下，求解二次型目标函数最优解，得到多变量预测控制增量向量 Δ Uj，M(k);
[0060] 7)取多变量预测控制单元2计算得到的多变量预测控制增量向量ΔΙ^Μ(1〇中的即 时控制增量Δ uj (k)构成实际控制，计算得到最优控制量Uj (k) = Uj (k-Ι) + Δ uj (k)，j = 1，2 将最优控制量W(k)传递到比例控制单元A3和比例控制单元B7;计算并更新控制后的烟囱 入口 11输入端的NOx浓度预测初值+ /1 A·)./ = 1.….P ;
[0061] 8)在之后的周期中反复执行步骤4)至步骤7)，得到相应的控制量，实现区间控制。
[0062] 下面以一个【具体实施方式】为例，介绍本发明的方法。
[0063]【具体实施方式】包括以下的步骤：
[0064] 1)在稳态工况下，通过阶跃响应试验获取喷氨阀门Α4的模型WQ1(s)，SCR反应器Α5 的模型W〇2(S)，以及反应器A到烟囱出口的模型WQ3(S)，即：
[0068] 2)确定比例调节器的参数&3 = -0.3，1([^ = -0.3，计算多变量预测控制单元2到烟 囱入口 11输入端的NOx浓度值的总模型W( s) = [Wi (s)，W2 (s) ]τ:
[0071 ] B侧模型的计算方法与A侧相同；
[0072] 并得到总模型W( s)的阶跃响应系数：
[0073] aii(l)，aii(2)，...，aii(Ni) = [0 0 …0.3811];
[0074] ai2(l)，ai2(2)，...，ai2(N2) = [0 0 …0.3811];
[0075] 3)设置变量预测控制器相关参数，采样时间Ts = 4s，预测步数P = 75,控制步数M = 2,输出误差权矩阵Q=ll75,控制权矩阵R=[I2;I2];
[0076] 4)控制器参数确定后，可以得到：
[0078] 5)根据稳态时喷氨阀门的开度Up确定实际约束的范围，阀门开度的上、下限分别 为U Vmax = 1 00-Up、UVmin = Ο-Up ;根据阀门动作速率以及火电厂运行安全的需要，分别确定阀 门动作速率的上、下限为UVmax、UVmin ;
[0079] 6)令烟囱入口 11输入端的NOx浓度值控制目标区间为[ymax，ymin] = [90，80]，在k时 亥|J，检测实际烟囱入口 11输入端的NOx浓度值yi(k)，计算误差啦hji⑷-用输 出误差e(k)修正NOx浓度预测初值向量μ-1)，即U幻= Λ.Ρ?^μ-1) + ΜΑ-)，取反 馈校正系数hi=l，i = l，…，75,求解带约束的二次规划问题，求得Δ Uj(k)，j = l，2;
[0080] 7)计算最优控制量Uj(k) =Uj(k-l)+ Δ uj(k)，j =