【技术实现步骤摘要】
基于扰动抑制广义预测控制的SCR脱硝系统设计方法
本专利技术涉及一种基于扰动抑制广义预测控制的SCR脱硝系统设计方法，热能动力工程和自动控制领域。
技术介绍
火电厂基本采用选择性催化还原法(selectivecatalyticreduction，SCR)或选择性非催化还原法(selectivenon-catalyticreduction，SNCR)进行烟气脱硝技术改造，以达到氮氧化物的超低排放标准。其中SCR由于相较SNCR的氨逃逸更少、脱硝效率更高，应用更为广泛。SCR脱硝系统实际投运过程主要存在以下问题。其一，脱硝自控系统调节品质差，SCR反应器出口NOx浓度波动大，净烟气NOx浓度瞬时超标次数多；其二，为保证机组不被环保考核，运行人员常将净烟气NOx浓度控制在较低水平，意味着喷氨量经常处于过量状态，导致局部氨逃逸量过高，同时易造成空预器硫酸氢氨堵塞问题，既影响机组安全运行，又增加了环保成本。以上问题诱因主要有，其一，脱硝系统被控对象具有大迟延、大惯性、强扰动的特性，基于PID设计的常规脱硝控制系统面对此类对象，...
【技术保护点】
1.一种基于扰动抑制广义预测控制的SCR脱硝系统设计方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：/n(1)采用控制时域内的控制序列使得广义预测控制的性能指标函数最小化，即：/n
【技术特征摘要】
1.一种基于扰动抑制广义预测控制的SCR脱硝系统设计方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
(1)采用控制时域内的控制序列使得广义预测控制的性能指标函数最小化，即：
式中，J为广义预测控制的性能指标，为基于当前t时刻及以前时刻的已知数据对系统进行t+j时刻的预测值；Δu(t+j-1)为t+j-1时刻的控制增量，Δ＝1-z-1为差分算子；N1与N2分别为预测开始及结束时刻；Nu为控制时域；μ(j)与λ(j)分别是在相应时域内对将来的跟踪误差以及控制增量幅度进行惩罚的加权序列；r(t+j)为参考设定值序列，取设定点或者取从被控量的当前输出向已知参考值的经过滤波器的平滑过渡值；
(2)建立并优化被控量预测方程；
式中：为输出预测向量，Δu为控制输入增量向量简记，Δδ为扰动增量向量简记，x为自由响应系数向量简记，Gp，Ωp，F分别为基于已知控制输入量、扰动量以及输出量对未来输出量影响贡献的多项式矩阵，Δuc，Δδc，yc分别为已知控制输入量系列、扰动量序列以及输出量序列；
(3)将步骤(2)中优化后的被控量预测方程代入步骤(1)中的性能指标函数式中，并经整理得到：
J＝ΔuT(Λ+GTG)Δu+2(GpΔuc+Fyc+ΩΔδ+ΩpΔδc-r)TGΔu+(GpΔuc+Fyc+ΩΔδ+ΩpΔδc-r)T(GpΔuc+Fyc+ΩΔδ+ΩpΔδc-r)
其中，T为矩阵转置运算符号，r＝[r(t+τ+1)r(t+τ+2)…r(t+τ+N2)]T为设定值序列，Λ为对将来的跟踪误差进行惩罚的加权对角矩阵，维数为N2×N2，对角元素为λ(j)，对于脱硝这样的单变量系统，令μ(j)为常数1，仅对λ(j)作调整，通过最小化该性能指标函数来求解优化控制输入指令序列Δu，有控制增量序列表达式：
Δu＝P-1GT(r-Fyc-GpΔuc-ΩΔδ-ΩpΔδc)
其中，P＝Λ+GTG，采用所求控制增量序列Δu中第一个元素参与控制，记矩阵P-1的第一行向量为p，则需要的控制增量值Δu(t)＝pGT(r-Fyc-GpΔuc-ΩΔδ-ΩpΔδc)；
(4)计算控制增量值Δu(t)，已知信息包括当前的参考值r(t)、输出y(t)、输入增量Δu(t)及扰动信息Δδ(t)，控制增量值Δu(t)的计算式为：
Δu(t)＝l(z)r(t)+s(z)y(t)+q(z)Δu(t)+(σp(z)+σc(z))Δδ(t)
其中，
s(z)＝-pGTF＝s1+s2z-1+…+sna+1z-na
q(z)＝-pGTGp＝q1z-1+q2z-2+…+qnb+τz-(nb+τ)
式中，为多项式系数，na，nb分别为CARIMA...
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