基于分布式动态矩阵控制优化的焦化炉炉膛压力控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111123708A(43)申请公布日2020.05.08(21)申请号201911392561.X(22)申请日2019.12.30(71)申请人杭州电子科技大学地址310018浙江省杭州市经济技术开发区白杨街道2号大街(72)发明人滕忆明张日东吴胜(74)专利代理机构浙江千克知识产权代理有限公司33246代理人周希良(51)Int.Cl.G05B13/04(2006.01)权利要求书6页说明书11页(54)发明名称基于分布式动态矩阵控制优化的焦化炉炉膛压力控制方法(57)摘要本发明涉及一种基于分布式动态矩阵控制优化的焦化炉炉膛压力控制方法。本发明的技术方案是通过数据采集、模型建立、预测机理、优化等手段，确立了一种基于分布式动态矩阵控制优化的焦化炉炉膛压力控制方法，利用该方法在保证高控制精度和稳定性的前提下，能很好的处理多变量耦合系统，改善动态性能指标，在一定程度上提升系统的控制性能。CN111123708ACN111123708A权利要求书1/6页1.基于分布式动态矩阵控制优化的焦化炉炉膛压力控制方法，通过控制烟道挡板的阀门开度来进行调节，其特征在于包括以下步骤：步骤1.通过焦化炉炉膛系统压力对象的实时阶跃响应数据建立被控焦化炉炉膛压力的模型，具体是：1.1将工业过程中的多变量N输入N输出的焦化炉炉膛系统分散为N个炉膛子系统；以第j个炉膛子系统控制量为输入对第i个炉膛子系统输出量进行阶跃响应实验，并记录第j个输入对第i个输出的阶跃响应曲线；1.2通过滤波的方式将步骤1.1中获取的阶跃响应曲线拟合成一条光滑的曲线，并记录该曲线在每个采样时刻Tl下相对应的阶跃响应数据，根据所获得的阶跃响应数据建立起焦化炉炉膛压力的模型，将采样时刻定义为Tl、2Tl、3Tl……；该焦化炉炉膛压力模型的阶跃响应将在某一时刻tL＝LijTl后趋于平稳，当aij(k′)与aij(Lij)的误差趋于0时，则认为aij(Lij)等于阶跃响应的稳态值；建立第j个输入对第i个输出之间的阶跃响应模型向量aij：Taij＝[aij(1),aij(2),...,aij(Lij)]其中，aij(k′)为tL＝k′Tl时的阶跃响应采样值，k′为当前采样次数，Lij为第j个输入对第i个输出的建模时域，T为矩阵的转置符号；步骤2.第i个炉膛子系统的FOPID-DDMC控制器的设计，具体是：2.1利用步骤1获取的阶跃响应模型向量aij建立被控对象的动态矩阵，其形式如下：其中Aij为第j个炉膛子系统输入对第i个炉膛子系统的P×M阶动态矩阵，aij(k)为第j个输入对第i个输出阶跃响应的数据，P、M分别为分布式动态矩阵控制算法的优化时域和控制时域；2.2获取第i个炉膛子系统当前k时刻的模型预测初始响应值yi,0(k)在k-1时刻加入各炉膛子系统的阀门开度增量Δu1(k-1),Δu2(k-1),…,ΔuN(k-1)，得到第i个炉膛子系统模型预测值yi,P(k-1)；其中，2CN111123708A权利要求书2/6页yi,1(k|k-1),yi,1(k+1|k-1),…,yi,1(k+L-1|k-1)分别表示第i个炉膛子系统在k-1时刻对k,k+1,…,k+L-1时刻加入阀门开度增量Δu1(k-1),Δu2(k-1),…,ΔuN(k-1)后的模型预测值，yi,0(k|k-1),yi,0(k+1|k-1),…,yi,0(k+L-1|k-1)表示k-1时刻对k,k+1,…,k+L-1时刻的初始预测值，Aii,0,Aij,0分别为第i个炉膛子系统和第j个炉膛子系统对第i个炉膛子系统阶跃响应数据建立的矩阵，Δu1(k-1),Δu2(k-1),…,ΔuN(k-1)为k-1时刻各炉膛子系统的阀门开度增量；接着得到k时刻第i个炉膛子系统的模型预测误差值ei(k)：ei(k)＝yi(k)-yi,1(k|k-1)其中yi(k)表示k时刻测得的第i个炉膛子系统的实际输出值；得到k时刻修正后的模型输出yi,cor(k)：yi,cor(k)＝yi,0(k-1)+hei(k)其中，yi,cor(k|k),yi,cor(k+1|k),…,yi,cor(k+L-1|k)分别表示第i个炉膛子系统在k时刻模型的修正值，h为误差补偿的权矩阵，α为误差校正系数；最后得到k时刻第i个炉膛子系统的模型预测的初始响应值yi,0(k)：yi,0(k)＝Syi,cor(k)其中，S为L×L阶的状态转移矩阵，2.3计算第i个炉膛子系统在M个连续的阀门开度增量Δui(k),…,Δui(k+M-1)下的预测输出值yi,PM，具体是：3CN111123708A权利要求书3/6页yi,0(k+1|k),yi,0(k+2|k),…,yi,0(k+P|k)为第i个炉