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基于多变量预测控制的超超临界单元机组协调控制系统研究
基于多变量预测控制的超超临界单元机组协调控制系统研究
摘要：
在超超临界单元机组中，多变量预测控制是一种有效的控制策略，可以实现机组内部各个子系统之间的协调控制。本文以超超临界单元机组为研究对象，着重探讨了基于多变量预测控制的机组协调控制系统的设计与实现。首先，分析了超超临界单元机组的结构特点和控制需求，然后介绍了多变量预测控制的原理和方法。接着，针对超超临界单元机组的特点，提出了一种基于多变量预测控制的协调控制系统设计方案，并进行了仿真实验验证。结果表明，该系统能够有效地实现超超临界单元机组各个子系统之间的协调控制，优化系统性能指标。
关键词：超超临界单元机组，协调控制，多变量预测控制，系统性能优化
1引言
近年来，随着能源需求的不断增长，超超临界单元机组在电力行业中得到了广泛应用。超超临界单元机组由多个子系统组成，如锅炉、汽轮机、汽脱硝装置等。这些子系统之间的协调控制对于保证机组安全稳定运行具有重要意义。
传统的单变量控制方法在超超临界单元机组的协调控制中存在一定的局限性，无法有效考虑各个子系统之间的耦合关系。而多变量预测控制是一种有效的控制策略，通过建立机组动态模型，可以实现各个子系统之间的协调控制，优化系统整体性能。
2超超临界单元机组特点和控制需求分析
超超临界单元机组具有如下特点和控制需求：
2.1多子系统耦合关系强
超超临界单元机组由多个子系统组成，这些子系统之间存在复杂的耦合关系。例如，锅炉和汽轮机之间的燃烧效率和负荷之间存在相互影响。
2.2快速响应要求高
超超临界单元机组需要快速响应来适应不断变化的负荷需求。同时，各个子系统之间的协调控制也需要快速响应，以实现系统稳定运行。
2.3高效能利用和经济性
超超临界单元机组的运行效率和燃料利用率对于电力厂的经济性和环保性都至关重要。因此，需要协调控制系统能够优化各个子系统的控制策略，以提高系统整体效能。
3多变量预测控制原理和方法
3.1多变量预测控制原理
多变量预测控制通过建立机组的动态模型，预测未来一段时间内的系统状态，并对控制变量进行优化调整，以实现对系统整体性能的优化。
3.2多变量预测控制方法
多变量预测控制方法包括模型预测、优化算法和控制变量调整。首先，采用系统建模方法建立机组的动态模型，以描述系统的行为。然后，使用优化算法来求解最优控制变量，如模型预测控制中常用的二次规划求解方法。最后，根据求解得到的最优控制变量，对机组的各个子系统进行调整。
4基于多变量预测控制的协调控制系统设计
4.1模型建立
根据超超临界单元机组的特点和控制需求，建立机组的动态模型。以锅炉、汽轮机和汽脱硝装置为例，建立各个子系统的动态模型，并考虑各个子系统之间的耦合关系。
4.2优化算法设计
选择合适的优化算法来求解最优控制变量。可以使用二次规划方法，在考虑约束条件的情况下，求解最小化系统性能指标的最优控制变量。
4.3控制变量调整
根据求解得到的最优控制变量，对各个子系统的控制变量进行调整，实现机组的协调控制。例如，根据锅炉燃烧效率和负荷之间的关系，调整燃烧系统的燃料供应量和空气量。
5仿真实验和结果分析
5.1仿真实验设置
根据设计的协调控制系统方案，进行仿真实验。设置不同的工况条件，通过改变负荷需求和环境参数，观察系统的响应和控制效果。
5.2结果分析
分析仿真实验得到的结果，评估协调控制系统的性能。可以对比传统单变量控制方法和多变量预测控制方法的性能差异，证明多变量预测控制在协调控制中的优势。
6结论
本文基于多变量预测控制的超超临界单元机组协调控制系统进行了研究，分析了机组的特点和控制需求，介绍了多变量预测控制的原理和方法。设计并实现了基于多变量预测控制的协调控制系统，并进行了仿真实验验证。结果表明，该系统能够实现超超临界单元机组各个子系统的协调控制，优化系统性能指标。这对于提高超超临界单元机组的经济性和环保性具有重要意义。
参考文献：
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