一种非均衡偏差控制方法、装置及火电厂自动控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及热工控制及自动化领域，公开了一种非均衡偏差控制方法、装置及火电厂自动控制系统。其中，所述非均衡偏差控制方法包括：计算测量对象的测量值与设定值的偏差；计算所述测量值的变化速率；以及根据所述偏差和所述变化速率，调节所述设定值，以使所述设定值的正偏差和负偏差不同。本发明实现了自动控制系统的偏差值的非线性转换的效果，使正偏差和负偏差进入自动控制系统的调节器的数值不同，从而满足自动控制系统对偏差正负超调量不同的要求。
【专利说明】
一种非均衡偏差控制方法、装置及火电厂自动控制系统
技术领域
[0001] 本发明涉及热工控制及自动化领域，具体地，涉及一种非均衡偏差控制方法、装置 及火电厂自动控制系统。
【背景技术】
[0002] 在火电厂自动控制系统中，由于偏差(测量值与设定值之差）的计算是线性的，因 此对偏差的控制是均衡的，也就是在设定值上下的最大偏差值是相同的，如对于主汽温度 自动调节指标，只能规定在设定值± 5°C或者± 10°C的范围之内，不能规定正偏差和负偏差 分别对待。但是在生产过程中，对于偏差的容忍值却不相同，例如，由于金属材料的寿命限 制，主汽温度要求控制在540+5°C、-10°C的范围内，而火电厂自动控制系统只能控制在± 5 °C或者±10°C的范围之内。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种非均衡偏差控制方法、装置及火电厂自动控制系统，用 于解决火电厂自动控制系统的非均衡偏差控制的问题，以实现在正偏差和负偏差进入火电 厂自动控制系统的调节器的数值不同时，满足自动控制系统最大超调量的不同需求。
[0004] 为了实现上述目的，本发明提供一种非均衡偏差控制方法，该非均衡偏差控制方 法包括:计算测量对象的测量值与设定值的偏差;计算所述测量值的变化速率；以及根据所 述偏差和所述变化速率，调节所述设定值，以使所述设定值的正偏差和负偏差不同。
[0005] 优选地，所述根据所述偏差和所述变化速率，调节所述设定值包括:根据所述偏差 的偏差类型及所述变化速率的变化类型确定偏差变化值，并基于所述偏差变化值来调节所 述设定值;其中，所述偏差类型为正偏差时，所述测量值大于所述设定值，所述偏差类型为 负偏差时，所述测量值小于所述设定值;所述变化类型为正数时，所述变化速率增大，所述 变化类型为负数时，所述变化速率减小。
[0006] 优选地，配置所述偏差的偏差类型及所述变化速率的变化类型与所述偏差变化值 之间的对应关系，并将所述对应关系以表格方式存储。
[0007] 优选地，所述根据所述偏差的偏差类型及所述变化速率的变化类型确定偏差变化 值包括:若所述偏差类型为正偏差，并且所述变化速率为正数，则所述偏差变化值为正数； 若所述偏差类型是正偏差，并且所述变化速率为负数，或者所述偏差类型是负偏差，并且所 述变化速率为负数，则所述偏差变化值为零；以及若所述偏差类型为负偏差，并且所述变化 速率为负数，则所述偏差变化值为负数。
[0008] 优选地，所述偏差变化值的大小与待调节设定值对正偏差和/或负偏差的变化幅 值的不同要求相一致。
[0009] 优选地，所述测量对象包括火电厂的主汽温度或主汽压力。
[0010] 本发明还提供了一种非均衡偏差控制装置，该非均衡偏差控制装置包括:偏差计 算模块，用于计算测量对象的测量值与设定值的偏差;速率计算模块，用于计算所述测量值 的变化速率；以及调节模块，用于根据所述偏差和所述变化速率，调节所述设定值，以使所 述设定值的正偏差和负偏差不同。
[0011]优选地，所述调节模块包括:配置模块，用于配置示出所述偏差的偏差类型及所述 变化速率的变化类型与偏差变化值之间的对应关系的偏差权重调节表;匹配模块，用于根 据实时计算出的偏差及变化速率从所述偏差权重调节表中匹配对应的设定值的偏差变化 值；以及设定值调节模块，用于根据匹配的所述偏差变化值调节所述设定值，以使所述设定 值的正偏差和负偏差不同；其中，所述偏差类型为正偏差时，所述测量值大于所述设定值， 所述偏差类型为负偏差时，所述测量值小于所述设定值;所述变化类型为正数时，所述变化 速率增大，所述变化类型为负数时，所述变化速率减小。
[0012 ] 优选地，所述偏差的偏差类型及所述变化速率的变化类型与偏差变化值之间的对 应关系包括:若所述偏差类型为正偏差，并且所述变化速率为正数，则所述偏差变化值为正 数;若所述偏差类型是正偏差，并且所述变化速率为负数，或者所述偏差类型是负偏差，并 且所述变化速率为负数，则所述偏差变化值为零；以及若所述偏差类型为负偏差，并且所述 变化速率为负数，则所述偏差变化值为负数。
[0013] 偏差权重调节表偏差权重调节表偏差权重调节表本发明还提供了一种火电厂自 动控制系统，该火电厂自动控制系统包括上述的非均衡偏差控制装置。
[0014] 通过上述技术方案，本发明的有益效果是:本发明实现了自动控制系统的偏差值 的非线性转换的效果，使正偏差和负偏差进入自动控制系统的调节器的数值不同，从而满 足自动控制系统对偏差正负超调量不同的要求。
[0015] 本发明的其它特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【附图说明】
[0016] 附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具 体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0017] 图1是本发明的实施例中的非均衡偏差控制方法的流程示意图；
[0018] 图2是本发明的实施例中的非均衡偏差控制装置的结构示意图；
[0019] 图3是本发明的实施例中的调节模块的结构示意图。
[0020] 附图标记说明
[0021] 1偏差计算模块 2速率计算模块
[0022] 3调节模块 31配置模块
[0023] 32匹配模块 33设定值调节模块
【具体实施方式】
[0024] 以下结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描 述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0025] 本发明的实施例提供了一种非均衡偏差控制方法，如图1所示，该非均衡偏差控制 方法包括：
[0026] 步骤S1，计算测量对象的测量值与设定值的偏差。
[0027] 该步骤中，所述设定值可由运行人员手动设定，所述测量值可通过测量对象对应 的传感器采集获得，而偏差的计算则可通过常规比较器或常规控制器的计算功能来实现。
[0028]步骤S2，计算所述测量值的变化速率。
[0029]该步骤通过计算所述测量值的变化速率来确定测量值的变化趋势，其中所述测量 值的计算可通过常规的变化速率计算器实现，也可以直接通过测量对象对应的变化速率传 感器米集获得。
[0030] 步骤S3,根据所述偏差和所述变化速率，调节所述设定值，以使所述设定值的正偏 差和负偏差不同。
[0031] 在步骤S3中，所述根据所述偏差和所述变化速率，调节所述设定值包括:根据所述 偏差的偏差类型及所述变化速率的变化类型确定偏差变化值，并基于所述偏差变化值来调 节所述设定值;其中，所述偏差类型为正偏差时，所述测量值大于所述设定值，所述偏差类 型为负偏差时，所述测量值小于所述设定值;所述变化类型为正数时，所述变化速率增大， 所述变化类型为负数时，所述变化速率减小。。另外，所述偏差变化值的大小需要与待调节 设定值对正偏差和/或负偏差的变化幅值的不同要求相一致，以使所述设定值按要求形成 不同的正偏差和负偏差。
[0032] 进一步地，本实施例优选为配置所述偏差的偏差类型及所述变化速率的变化类型 与所述偏差变化值之间的对应关系，并将该对应关系以表格方式存储，以形成偏差权重调 节表，后续则可以通过访问该偏差权重调节表来获得偏差调整参数。本实施例中，在将所述 偏差权重调节表存储在数据库中，以便于运行人员根据需要进行调用。
[0033] 本实施例中，所述偏差权重调节表由可运行人员结合经验来配置，其是将测量值 与设定值的偏差与被调量（即测量值)的变化速率作为输入值，制定出的"修正量"（即偏差 变化值)控制规则，通过该控制规则，可实现对线性偏差的非线性修正，以获得非均衡偏差。 该"修正量"控制规则，即所述偏差的偏差类型及所述变化速率的变化类型与所述偏差变化 值之间的对应关系可包括：
[0034]若测量值与设定值的偏差值是正数（即测量值大于设定值，偏差类型为正偏差）， 并且被调量的变化速率为正数（即变化速率增大），则修正量为正数（即偏差变化值为正 数)；
[0035] 若测量值与设定值的偏差值是正数，并且被调量的变化速率为负（即变化速率减 小），则修正量为零(即偏差变化值为〇);
[0036] 若测量值与设定值的偏差值是负数（即测量值小于设定值，偏差类型为负偏差）， 并且被调量的变化速率为正，则修正量为零；以及
[0037] 若测量值与设定值的偏差值是负数，并且被调量的变化速率为负，则修正量为负 (即偏差变化值为负数）。
[0038]偏差权重调节表其中，所述偏差变化值为正，体现为放大对应的正偏差或负偏差， 反之，若所述偏差变化值为负，则体现为缩小对应的正偏差或负偏差。
[0039]举例说明，当所述测量对象为火电厂的主汽温度时，若测量值与设定值之间的偏 差类型为正偏差，且所述测量值的变化速率为正数，则适当放大所述偏差，将输入的设定值 非均衡化，以满足设定值对正、负偏差不同的需求，但需要注意，在放大所述正偏差的过程 中，要防止设定值与测量值之间的偏差过大。即，对于比较严格的控制范围，如+5°C，可适当 将偏差放大。同理，也可以通过适当缩小所述负偏差来实现。若测量值与设定值之间的偏差 类型为负偏差，且所述测量值的变化速率为负数，则适当缩小所述偏差，以满足设定值对 正、负偏差不同的需求，并减小设定值与测量值之间的偏差。即，对于比较宽松的控制范围， 如-10°c，适当将偏差变小。同理，也可以通过适当放大所述负偏差来实现。据此，实现了针 对主汽温度的正、负偏差不同的自动控制效果。
[0040] 经步骤S3后，获得正、负偏差不同的设定值，可将将设定值用于火电厂的自动控制 系统，以进行非均衡偏差的自动控制。其中，除上述的主汽温度控制外，还可以用于主汽压 力控制、锅炉给水控制、燃烧过程自动控制（引风、送风、一次风、氧量控制)等。
[0041] 基于与上述的非均衡偏差控制方法的相同的发明思路，本发明的实施例还提供了 一种非均衡偏差控制装置，如图2所示，该非均衡偏差控制装置包括:偏差计算模块1，用于 计算测量对象的测量值与设定值的偏差;速率计算模块2,用于计算所述测量值的变化速 率；以及调节模块3，用于根据所述偏差和所述变化速率，调节所述设定值，以使所述设定值 的正偏差和负偏差不同。
[0042] 进一步地，如图3所示，所述调节模块3包括:配置模块31，用于配置示出所述偏差 及所述变化速率与所述设定值的偏差调整参数之间的对应关系的偏差权重调节表;匹配模 块32,用于根据实时计算出的偏差及变化速率从所述偏差权重调节表中匹配对应的设定值 的偏差调整参数；以及设定值调节模块33,用于根据匹配的所述偏差调整参数调节所述设 定值，以使所述设定值的正偏差和负偏差不同；其中，所述偏差调整参数被配置为指示待调 节设定值需被调整的偏差类型及偏差变化值。
[0043]需说明的是，该非均衡偏差控制装置的【具体实施方式】与上述的非均衡偏差控制方 法相同或相近，在此不再赘述。
[0044] 另外，本发明的另一实施例还提供了一种火电厂自动控制系统，该火电厂自动控 制系统包括上述的非均衡偏差控制装置。
[0045] 下面通过实例来说明上述涉及的非均衡偏差控制方法、装置及火电厂自动控制系 统所具有的有益效果。该实例中，涉及的火电厂自动控制系统为主汽温度自动控制系统和 主汽压力自动控制系统，通过如图1所示的控制方法或如图2所示的控制装置，将自动控制 系统测量值与设定值的偏差通过表1的非均衡化处理，再通过加法器叠加至原来的偏差值， 可以将主汽温控制在540+5°C、_10°C的范围内，可以将主汽压控制在16.7+0.5MPa、-0.8MPa 的范围内。其中，表1是通过上述的"修正量"控制规则制定的偏差权重调节表，A表示温度变 化速率，B表示温度与设定值的偏差值，表中数据则表示偏差变化值。
[0046] 表1.偏差权重调节表举例
[0049] 综上所述，本发明的实施例涉及的非均衡偏差控制方法、装置及火电厂自动控制 系统实现了自动控制系统的偏差值的非线性转换的效果，使正偏差和负偏差进入自动控制 系统的调节器(如常规PID调节器)的数值不同，从而满足自动控制系统对偏差正负超调量 不同的要求。
[0050] 以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实 施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简 单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0051] 另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛 盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可 能的组合方式不再另行说明。
[0052]此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本 发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
【主权项】
1. 一种非均衡偏差控制方法，其特征在于，该非均衡偏差控制方法包括： 计算测量对象的测量值与设定值的偏差； 计算所述测量值的变化速率；以及 根据所述偏差和所述变化速率，调节所述设定值，以使所述设定值的正偏差和负偏差 不同。2. 根据权利要求1所述的非均衡偏差控制方法，其特征在于，所述根据所述偏差和所述 变化速率，调节所述设定值包括： 根据所述偏差的偏差类型及所述变化速率的变化类型确定偏差变化值，并基于所述偏 差变化值来调节所述设定值； 其中，所述偏差类型为正偏差时，所述测量值大于所述设定值，所述偏差类型为负偏差 时，所述测量值小于所述设定值;所述变化类型为正数时，所述变化速率增大，所述变化类 型为负数时，所述变化速率减小。3. 根据权利要求2所述的非均衡偏差控制方法，其特征在于，配置所述偏差的偏差类型 及所述变化速率的变化类型与所述偏差变化值之间的对应关系，并将所述对应关系以表格 方式存储。4. 根据权利要求2所述的非均衡偏差控制方法，其特征在于，所述根据所述偏差的偏差 类型及所述变化速率的变化类型确定偏差变化值包括： 若所述偏差类型为正偏差，并且所述变化速率为正数，则所述偏差变化值为正数； 若所述偏差类型是正偏差，并且所述变化速率为负数，或者所述偏差类型是负偏差，并 且所述变化速率为负数，则所述偏差变化值为零;以及 若所述偏差类型为负偏差，并且所述变化速率为负数，则所述偏差变化值为负数。5. 根据权利要求2所述的非均衡偏差控制方法，其特征在于，所述偏差变化值的大小与 待调节设定值对正偏差和/或负偏差的变化幅值的不同要求相一致。6. 根据权利要求1至5中任意一项所述的非均衡偏差控制方法，其特征在于，所述测量 对象包括火电厂的主汽温度或主汽压力。7. -种非均衡偏差控制装置，其特征在于，该非均衡偏差控制装置包括： 偏差计算模块，用于计算测量对象的测量值与设定值的偏差； 速率计算模块，用于计算所述测量值的变化速率；以及 调节模块，用于根据所述偏差和所述变化速率，调节所述设定值，以使所述设定值的正 偏差和负偏差不同。8. 根据权利要求7所述的非均衡偏差控制装置，其特征在于，所述调节模块包括： 偏差权重调节表配置模块，用于配置示出所述偏差的偏差类型及所述变化速率的变化 类型与偏差变化值之间的对应关系的偏差权重调节表； 匹配模块，用于根据实时计算出的偏差及变化速率从所述偏差权重调节表中匹配对应 的设定值的偏差变化值;以及 设定值调节模块，用于根据匹配的所述偏差变化值调节所述设定值，以使所述设定值 的正偏差和负偏差不同； 其中，所述偏差类型为正偏差时，所述测量值大于所述设定值，所述偏差类型为负偏差 时，所述测量值小于所述设定值;所述变化类型为正数时，所述变化速率增大，所述变化类 型为负数时，所述变化速率减小。9. 根据权利要求8所述的非均衡偏差控制装置，其特征在于，所述偏差的偏差类型及所 述变化速率的变化类型与偏差变化值之间的对应关系包括： 若所述偏差类型为正偏差，并且所述变化速率为正数，则所述偏差变化值为正数； 若所述偏差类型是正偏差，并且所述变化速率为负数，或者所述偏差类型是负偏差，并 且所述变化速率为负数，则所述偏差变化值为零;以及 若所述偏差类型为负偏差，并且所述变化速率为负数，则所述偏差变化值为负数。10. -种火电厂自动控制系统，其特征在于，该火电厂自动控制系统包括根据权利要求 7至9中任意一项所述的非均衡偏差控制装置。
【文档编号】G05B13/04GK105867128SQ201610239193
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月18日
【发明人】张秋生, 王路杰, 万太浩, 胡轶群
【申请人】中国神华能源股份有限公司, 北京国华电力有限责任公司, 神华国华（北京）电力研究院有限公司