一种针对板式换热器时滞的灰狼预测控制方法技术

本发明专利技术公开了一种针对板式换热器时滞的灰狼预测控制方法，在控制对象中，板式换热器整体的传热系数被当做常数，根据冷凝板和热板的非稳态过程的能量平衡方程构建系统模型。针对系统存在的纯滞后环节，引入Smith预估器进行时滞补偿，预估器存在反馈通道中，在消除时滞影响后利用预测控制方法进行控制器设计。在预测控制算法中，为了避免复杂约束问题下系统控制量最优解的求解，采用灰狼优化算法对结果进行寻优。本发明专利技术的方法对板式换热器的出口温度实施精确控制，解决了系统中纯滞后带来的不利影响，提高了整个系统的性能。

A grey wolf predictive control method for time delay of plate heat exchanger

【技术实现步骤摘要】
一种针对板式换热器时滞的灰狼预测控制方法
本专利技术涉及热能设备温度控制技术，特别涉及一种针对板式换热器时滞的灰狼预测控制方法。
技术介绍
换热器是一种能量交换传递的设备，对于能源的有效回收与再利用起到了巨大的作用。板式结构的换热器由一系列波纹状的金属片叠装而成，是一种新型高效的热交换设备。这种设计方式具有高效传热和结构紧凑的优点。目前板式换热器越来越多地应用于化工、石油、能源、制冷等工业领域。板式换热器的结构比较简单，由一系列具有波纹表面的薄金属平行压紧而成，金属换热板片按照一定顺序排列，在相邻两板片之间组成流体区域，冷、热流体在各自的流道内流动，通过板片进行换热。其余组成部分还包括密封胶塾、固定活动压紧板、夹紧螺柱、夹紧螺母、上导杆、下导杆、前支柱等。板式换热器主体零部件品种少、通用性高，是任何换热器所不能比拟的。换热器作为工业实现热量传递的主要设备，本身表现出一定的非线性、纯滞后、约束性等特性。在此类的控制系统中，大部分控制对象都表示成具有纯滞后的一阶或者二阶惯性环节。针对此类带有时滞的受控系统，Smith预估补偿控制，最本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种针对板式换热器时滞的灰狼预测控制方法，其特征在于：包括如下步骤：/n(1)板式换热器建模；(2)Smith预估器时滞补偿；(3)基于Smith预估器的灰狼模型预测控制计算和优化；(4)仿真验证。/n

【技术特征摘要】
1.一种针对板式换热器时滞的灰狼预测控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)板式换热器建模；(2)Smith预估器时滞补偿；(3)基于Smith预估器的灰狼模型预测控制计算和优化；(4)仿真验证。


2.根据权利要求1所述的针对板式换热器时滞的灰狼预测控制方法，其特征在于：所述步骤(1)中板式换热器建模方法为：
板式换热器的数学模型依据换热过程的非稳态能量平衡方程建立，在冷凝板与热凝板的能量平衡方程中，换热系数被视为常数，经过拉式变换后，将板式换热器的时滞因素等效为延迟环节e-τs，得到板式换热器的传递函数式：



式中，传递函数式的输入、输出分别为热液体质量流率mh(s)，冷凝板出口温度Tco(s)，k是比例系数，μ是时间常数。


3.根据权利要求2所述的针对板式换热器时滞的灰狼预测控制方法，其特征在于：所述传递函数式通过添加一阶滞后环节来反映滞后特性。


4.根据权利要求1所述的针对板式换热器时滞的灰狼预测控制方法，其特征在于：所述步骤(2)中Smith预估器时滞补偿方法为：针对板式换热器存在的时间滞后，Smith预估器利用在反馈回路中添加的补偿模块将滞后环节移出系统控制通道。


5.根据权利要求4所述的针对板式换热器时滞的灰狼预测控制方法，其特征在于：所述Smith预估器对于板式换热器时滞的估计与实际时滞大小一致。


6.根据权利要求1所述的针对板式换热器时滞的灰狼预测控制方法，其特征在于：所述步骤(3)中基于Smith预估...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖玲斐，徐敏，刘佩松，阮祝鑫，孟中祥，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32