基于模型预测控制的二次再热蒸汽温度控制装置及控制系统.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CN108762086A(43)申请公布日2018.11.06(21)申请号201810628629.9(22)申请日2018.06.19(71)申请人中国大唐集团科学技术研究院有限公司华东分公司地址236000安徽省合肥市高新区创新大道666号赛为智能大厦申请人大唐锅炉压力容器检验中心有限公司(72)发明人李达陈涛张兴张剑庄义飞宋涛(74)专利代理机构合肥市浩智运专利代理事务所(普通合伙)34124代理人丁瑞瑞(51)Int.Cl.G05B13/04(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图1页(54)发明名称基于模型预测控制的二次再热蒸汽温度控制装置及控制系统(57)摘要本发明公开了一种基于模型预测控制的二次再热蒸汽温度控制装置，包括依次串行连接的模型预测控制模块、第一比较器、PID控制模块、第二比较器、副回路的传递函数模块G1(s)、第三比较器、主回路的传递函数模块G2(s)，且副回路的传递函数模块G1(s)的输出端连接到第一比较器的一个输入端，第一扰动模块连接到第二比较器的一个输入端，第二扰动模块连接到第三比较器的一个输入端，主回路的传递函数模块G2(s)的输出端连接到模型预测控制模块的一个输入端，模型预测控制模块的另一个输入端作为再热器温度的输入端。本发明还公开了一种二次再热蒸汽温度控制系统。本发明具有以下优点：解决现有装置二次再热蒸汽温度PID控制过程中的非线性、时变性、滞后性等问题。CN108762086ACN108762086A权利要求书1/2页1.一种基于模型预测控制的二次再热蒸汽温度控制装置，其特征在于：包括依次串行连接的模型预测控制模块、第一比较器、PID控制模块、第二比较器、副回路的传递函数模块G1(s)、第三比较器、主回路的传递函数模块G2(s)，且副回路的传递函数模块G1(s)的输出端连接到第一比较器的一个输入端，第一扰动模块连接到第二比较器的一个输入端，第二扰动模块连接到第三比较器的一个输入端，主回路的传递函数模块G2(s)的输出端连接到模型预测控制模块的一个输入端，模型预测控制模块的另一个输入端作为再热器温度的输入端。2.如权利要求1所述的基于模型预测控制的二次再热蒸汽温度控制装置，其特征在于：副回路的传递函数模块G1(s)含有系统的主要干扰，并有较小的纯滞后或时间常数，同时在副对象的传递函数模块G1(s)中采用较高采样频率。3.如权利要求1所述的基于模型预测控制的二次再热蒸汽温度控制装置，其特征在于：所述模型预测控制模型包括预测模型单元、滚动优化单元，预测模型单元用来在t时刻，考虑系统未来有限时段状态，使用当前时刻的测量值和预测模型，得到当前和未来有限时段的预测控制输入和输出，滚动优化单元用来在t+1时刻，利用t时刻控制后的测量数据重复这一优化过程。4.如权利要求3所述的基于模型预测控制的二次再热蒸汽温度控制装置，其特征在于：定义Np为预测步长，Nc为控制步长，Np≥Nc，两者之间的差别在于模型预测控制的预测步长为Np，但实际有效控制步长为Nc，时刻t将时间区域分为过去实际输入输出和将来预测输入输出两部分，在t时刻，基于当前测量信息优化求得未来Nc步控制输入变量，实际可得到Np步控制输入变量，但由于认为t+Nc-1～t+Np时间段的预测精度低，控制效果差，所以只考虑Nc步以内预测控制输入变量，通过采样输入端的再热器温度得到未来有限时段Nc步系统温度控制输入变量集合Δu，Δu＝[Δu(t|t),Δu(t+1|t)],...,Δu(t+Nc-1|t)，其中Δu(t|t)是第一个控制输入变量，Δu(t+Nc-1|t)是第Nc个控制输入变量，由预测模型得到与输入变量相对应的每个时刻的预测系统输出Yp＝[y(t+1|t),y(t+2|t)],...,Δu(t+Nc|t)，其中y(t+1|t)为对应的第一个控制输入变量的预测输出值，在未来每个时刻执行Nc个控制变量中的第一个控制变量Δu(t|t)，在下一t+1时刻，重新重复执行上述过程。5.如权利要求4所述的基于模型预测控制的二次再热蒸汽温度控制装置，其特征在于：控制步长取预测步长的1/3～1/2。6.如权利要求3所述的基于模型预测控制的二次再热蒸汽温度控制装置，其特征在于：所述模型预测控制模型还包括反馈校正单元，反馈校正单元用来通过在预测控制中收集到的每一个系统控制输入变量与实际数据进行比较，然后对预测系统输出值进行修正，减小预测系统输出值与实际值之间的偏差。7.采用权利要求1-6任一项所述的基于模型预测控制的二次再热蒸汽温度控制装置实现二次再热蒸汽温度控制的系统，其特征在于：所述基于模型预测控制的二次再热蒸汽温度控制装置的输出端连接到再循环风机挡板以及烟气分配挡板的传动机构。