一种基于多模型加权预测的垃圾焚烧炉脱硝控制方法技术

本发明专利技术提供一种基于多模型加权预测的垃圾焚烧炉脱硝控制方法，包括：根据圾焚烧炉的运行参数和NOx浓度排放的相关度确定特征变量；根据时间平移后的运行参数和NOx浓度排放的相关度确定特征变量；根据所述特征变量作为训练样本，并结合最小二乘法建立若干个预测子模型；将预测子模型进行组合，以获得预测组合模型；根据多个所述预测组合模型对未来多个时刻的NOx浓度排放进行预测，以获得各个时刻的喷氨流量；将各个时刻的喷氨流量作为对应时刻的喷氨阀门的PID控制设定值。本发明专利技术可以有效消除垃圾焚烧炉脱硝具有的大延迟、大滞后的影响，进一步提高控制精度，实现垃圾焚烧炉脱硝控制的安全、环保和经济运行。环保和经济运行。环保和经济运行。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多模型加权预测的垃圾焚烧炉脱硝控制方法


[0001]本专利技术涉及垃圾焚烧炉脱硝控制
，具体涉及一种基于多模型加权预测的垃圾焚烧炉脱硝控制方法。

技术介绍

[0002]现有垃圾焚烧发电脱硝控制主要有两种方式：（1）运行人员通过观察NOx排放浓度值的大小，结合自己的经验，对喷氨量进行调节，在保证NOx排放浓度满足环保排放标准的前提下，提高脱硝系统运行的经济性。（2）串级PID控制，以排放NOx浓度实际值和目标设定值的偏差进行PID计算，得到喷氨量设定值。同时结合喷氨阀PID，将喷氨流量控制在喷氨量设定值附近。但由于垃圾特性变化较为复杂、脱硝具有大延迟、大滞后等特点，以人工控制和传统PID为主的垃圾焚烧炉脱硝控制效果差，存在烟气污染物排放控制精度低，物料浪费严重等问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种基于多模型加权预测的垃圾焚烧炉脱硝控制方法，可以有效消除垃圾焚烧炉脱硝具有的大延迟、大滞后的影响，进一步提高控制精度，实现垃圾焚烧炉脱硝控制的安全、环保和经济运行。
[0004]本专利技术的一个实施例提供一种基于多模型加权预测的垃圾焚烧炉脱硝控制方法，包括以下步骤：S1：获取垃圾焚烧炉的运行参数和NOx浓度排放，所述运行参数包括炉膛温度、一次风量、总风量、进水温度、进水流量、喷氨流量和主蒸汽流量；基于皮尔逊相关性分析，计算出各个所述运行参数和所述NOx排放浓度之间的相关度，将若干个相关度最大的对NOx浓度排放有影响的所述运行参数确定为特征变量；S2：对选择特征变量进行时间平移，并计算各特征变量与NOx排放浓度之间的相关度，获得最大相关度时的时间平移值，作为特征变量的滞后时间，经过该步骤可获得滞后时间为t1；S3：获取当前时刻t，根据计算得到的滞后时间t1对各个所述运行参数进行时间平移，以获取进行时间平移后的t
‑
t1时刻的各个特征变量：将所述特征变量进行组合以作为训练样本，并结合最小二乘法建立若干个预测子模型Mi（i=1，2，3
……
，n）；其中，最小二乘法模型公式如公式（1）所示： （1）其中，Y表示模型的计算输出；为特征变量；为回归系数；b为常数；S4：获取各个预测子模型的输出权重W
i
，可得到各个子模型预测值为Cpre
i
=M
i
*W
i
，将各子模型进行组合，得到预测组合模型M
i
（t），其预测输出为C
pre
（t）=∑M
i
（t）*W
i，
其中，
C
pre
（t）为t时刻的NOx浓度排放预测值；根据目标函数，并基于粒子群算法对预测组合模型的权重进行寻优求解；其中所述目标函数为粒子群算法的计算目标函数，即获得目标函数E最小时的各个预测子模型的输出权重值W
i
；其中，i为特征变量个数；j：样本数据数量；C
pre
为模型预测值、C
实际
为NO浓度实际排放值；S5：根据预设的滞后时间t1+1、t1+2、t1+3、t1+4和t1+5分别对所述特征变量进行时间平移，以获取进行时间平移后的t
‑
t1+1、t
‑
t1+2、t
‑
t1+3、t
‑
t1+4和t
‑
t1+5时刻的各个所述特征变量，并重复所述步骤S3
‑
S4以获取t+1、t+2、t+3、t+4和t+5时刻的预测组合模型M（t+1）、M（t+2）、M（t+3）、M（t+4）和M（t+5），从而获得各个所述预测组合模型的预测输出值Cpre（t+1）、Cpre（t+2）、Cpre（t+3）、Cpre（t+4）和Cpre（t+5）；S6：获取NOx浓度排放的控制目标值C
目标
，根据各个所述预测输出值，NOx浓度排放控制目标值C
目标
，以及预设的预测输出值
‑
控制目标值
‑
喷氨流量的关系，获得各个所述预测输出值对应的时刻的喷氨流量；S7：将各个时刻的喷氨流量作为对应时刻的喷氨阀门的PID控制目标值。
[0005]相对于现有技术，本专利技术的基于多模型加权预测的垃圾焚烧炉脱硝控制方法建立了多个预测子模型，通过预测子模型的加权组合得到预测组合模型，并对当前时刻和未来多个时刻的NOx浓度排放进行预测，并参与控制中。该控制方式将未来时刻的NOx浓度排放变化考虑在内，可以有效消除垃圾焚烧炉脱硝具有的大延迟、大滞后的影响，进一步提高控制精度，实现垃圾焚烧炉脱硝控制的安全、环保和经济运行。
[0006]进一步，所述步骤S6，获取NOx浓度排放的控制目标值C
目标
，根据各个所述预测输出值，NOx浓度排放控制目标值C
目标
，以及预设的预测输出值
‑
控制设定值
‑
喷氨流量的关系，获得各个所述预测输出值对应的时刻的喷氨流量，包括以下步骤：S61：将所述预测输出值Cpre（t）与NOx浓度排放控制设定值C
目标
的差值作为分段函数F1(x)的输入，计算得到t时刻的喷氨流量V1。
[0007]进一步，所述步骤S6，获取NOx浓度排放的控制目标值C
目标
，根据各个所述预测输出值，NOx浓度排放控制设定值C目标，以及预设的预测输出值
‑
控制设定值
‑
喷氨流量的关系，获得各个所述预测输出值对应的时刻的喷氨流量，包括以下步骤：S62：将所述预测输出值Cpre（t+1）与NOx浓度排放控制设定值C
目标
的差值作为分段函数F2(x)的输入，计算得到t+1时刻的喷氨流量V2。
[0008]进一步，所述步骤S6，获取NOx浓度排放的控制目标值C目标，根据各个所述预测输出值，NOx浓度排放控制设定值C目标，以及预设的预测输出值
‑
控制设定值
‑
喷氨流量的关系，获得各个所述预测输出值对应的时刻的喷氨流量，包括以下步骤：S63：将所述预测输出值Cpre（t+2）与NOx浓度排放控制设定值C
目标
的差值作为分段函数F3(x)的输入，计算得到t+2时刻的喷氨流量V3。
[0009]进一步，所述步骤S6，获取NOx浓度排放的控制目标值C目标，根据各个所述预测输出值，NOx浓度排放控制设定值C目标，以及预设的预测输出值
‑
控制设定值
‑
喷氨流量的关系，获得各个所述预测输出值对应的时刻的喷氨流量，包括以下步骤：S64：将所述预测输出值Cpre（t+3）与NOx浓度排放控制设定值C
目标
的差值作为分段
函数F4(x)的输入，计算得到t+3时刻的喷氨流量V4。
[0010]进一步，所述步骤S6，获取NOx浓度排放的控制目标值C目标，根据各个所述预测输出值本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多模型加权预测的垃圾焚烧炉脱硝控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：获取垃圾焚烧炉的运行参数和NOx浓度排放，所述运行参数包括炉膛温度、一次风量、总风量、进水温度、进水流量、喷氨流量和主蒸汽流量；基于皮尔逊相关性分析，计算出各个所述运行参数和所述NOx排放浓度之间的相关度，将若干个相关度最大的对NOx浓度排放有影响的所述运行参数确定为特征变量；S2：对选择特征变量进行时间平移，并计算各特征变量与NOx排放浓度之间的相关度，获得最大相关度时的时间平移值，作为特征变量的滞后时间，经过该步骤可获得滞后时间为t1；S3：获取当前时刻t，根据计算得到的滞后时间t1对各个所述运行参数进行时间平移，以获取进行时间平移后的t
‑
t1时刻的各个特征变量：将所述特征变量进行组合以作为训练样本，并结合最小二乘法建立若干个预测子模型Mi（i=1，2，3
……
，n）；其中，最小二乘法模型公式如公式（1）所示：
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（1）其中，Y表示模型的计算输出； 为特征变量； 为回归系数；b为常数；S4：获取各个预测子模型的输出权重Wi，可得到各个子模型预测值为Cprei=Mi*Wi，将各子模型进行组合，得到预测组合模型Mi（t），其预测输出为Cpre（t）=∑Mi（t）*Wi，其中，Cpre（t）为t时刻的NOx浓度排放预测值；根据目标函数 ，并基于粒子群算法对预测组合模型的权重进行寻优求解；其中所述目标函数为粒子群算法的计算目标函数，即获得目标函数E最小时的各个预测子模型的输出权重值Wi；其中，i为特征变量个数；j：样本数据数量；Cpre为模型预测值、C实际为NO浓度实际排放值；S5：根据预设的滞后时间t1+1、t1+2、t1+3、t1+4和t1+5分别对所述特征变量进行时间平移，以获取进行时间平移后的t
‑
t1+1、t
‑
t1+2、t
‑
t1+3、t
‑
t1+4和t
‑
t1+5时刻的各个所述特征变量，并重复所述步骤S3
‑
S4以获取t+1、t+2、t+3、t+4和t+5时刻的预测组合模型M（t+1）、M（t+2）、M（t+3）、M（t+4）和M（t+5），从而获得各个所述预测组合模型的预测输出值Cpre（t+1）、Cpre（t+2）、Cpre（t+3）、Cpre（t+4）和Cpre（t+5）；S6：获取NOx浓度排放的控制目标值C目标，根据各个所述预测输出值，NOx浓度排放控制目标值C目标，以及预设的预测输出值
‑
控制目标值
‑
喷氨流量的关系，获得各个所述预测输出值对应的时刻的喷氨流量；S7：将各个时刻的喷氨流量作为对应时刻的喷氨阀门的PID控制目标值。2.根据权利要求1所述的一种基于多模型加权预测的垃圾焚烧炉脱硝控制方法，其特征在于，所述步骤S6，获取NOx浓度排放的控制目标值C目标，根据各个所述预测输出值，NOx浓度排放控制目标值C目标，以及预设的预测输出值
‑
控制设定值
‑
喷氨流量的关系，获得各个所述预测输出值对应的时刻的喷氨流量，包括以下步骤：S61：将所述预测输出值Cpre（t）与NOx浓度排放控制设定值C目标的差值作为分段函数F1(...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘学迅，李志东，张伟东，张燕星，易刚，叶育生，姚顺春，李峥辉，莫爵徽，
申请(专利权)人：华南理工大学佛山华谱测智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：