一种机炉协调控制系统控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种机炉协调控制系统控制方法，包括如下步骤：(1)将设定控制参数输入Bell

【技术实现步骤摘要】
一种机炉协调控制系统控制方法


[0001]本专利技术属于自动控制
，具体涉及一种机炉协调控制系统控制方法。

技术介绍

[0002]机炉协调控制系统是协调控制汽机(锅炉)功率调节器和锅炉(汽机)压力调节器的系统。是蒸汽动力装置自动控制系统的重要组成部分。协调控制系统是把锅炉及汽轮机作为一个单元机组的整体进行综合控制时所用的控制系统，是整个动力装置控制系统的重要组成部分。由于机炉协调控制系统的被控对象是非线性的，其动态特征或模型参数随工况参数如负荷、压力、流量等的变化而有较大变化，同时该对象具有慢时变、不确定性、强耦合和多变量等复杂特性，使得机炉协调控制系统在运行时(特别是针对多参数变量系统使用时)存在参数调节准确性较差且时效性较低的问题，从而难以满足目前工业生产的要求。

技术实现思路

[0003]本专利技术为了解决现有技术中机炉协调控制系统运行过程中参数调节准确性较差且时效性较低的技术问题；提出了一种机炉协调控制系统控制方法，以实现有效提高机炉协调控制系统运行过程中参数调节准确性及时效性的技术效果。
[0004]本专利技术为达到上述目的，采用如下技术方案：
[0005]一种机炉协调控制系统控制方法，包括如下步骤：
[0006](1)将设定控制参数输入Bell
‑
Astrom系统模糊模型获得模型参数；
[0007](2)对步骤(1)中的模型参数进行优化；
[0008](3)用非线性鲁棒模型预测控制器与汽包锅炉机组负荷被控对象构成炉跟机协调控制系统；
[0009](4)通过状态反馈控制器以及控制器的预测控制算法，实现对机炉协调系统的控制；
[0010]所述步骤(3)中非线性鲁棒模型预测控制器的动态线性部分M1由如下状态方程描述：
[0011][0012]其中，A,B,A
d
,C均表示具有适当维数的已知常数矩阵，x(k)∈R
n
为状态变量，u(k)∈R
m
是输入向量，v(k)∈R
e
为中间变量；ΔA(k),ΔB(k),ΔC(k)表示具有适当维数的不确定时变矩阵，反映被控模型中的参数不确定性。
[0013]进一步的，所述步骤(1)中的Bell
‑
Astrom系统模糊模型为3阶的多输入多输出(MIMO)模型，其数学表达式描述为：
[0014][0015]q
e
＝(0.854u2‑
0.147)x1+45.59u1‑
2.514u3‑
2.096，u1,u2,u3∈[0,1]；
[0016]其中，u1表示煤粉仓门开度；u2表示主汽门开度；u3表示给水门开度；x1为汽包压力；x2为输出电功率；x3为给汽包内液体密度；y3为汽包水位；a
cs
为蒸汽品质；q
e
为蒸发率。
[0017]进一步的，所述步骤(2)中为采用K
‑
means聚类算法对模型参数进行优化；所述K
‑
means聚类算法中数据之间的距离由如下公式获得：
[0018][0019]其中，i＝(x
i1
,x
i2
,
…
,x
in
)为数据对象，j＝(x
j1
,x
j2
…
,x
jn
)为聚类中心，n表示数据对象的维度；
[0020]所述K
‑
means聚类算法中的准则函数为：
[0021][0022]其中，E的大小表示聚类结果的好坏，p为选取的数据对象，c
i
为能够被正确分配到的第i个数据对象。
[0023]进一步的，所述步骤(2)中通过BBO算法优化K
‑
means聚类算法中的聚类中心确定过程，其优化步骤如下：
[0024](2
‑
1)初始化BBO算法相关参数；
[0025](2
‑
2)计算每个参数的解及适应度值HSI，再计算其对应的物种数量以及迁入率λ
i
和迁出率μ
j
，同时保存适应度高的个体；
[0026](2
‑
3)通过迁入率λ
i
选择需要进行迁入的个体变量H
i
(SIVs)，通过迁出率μ
j
选择需要迁出的个体变量H
j
(SIVs)，进行迁移操作；
[0027](2
‑
4)根据突变概率M
u
进行突变操作；
[0028](2
‑
5)判断是否满足迭代停止条件，如不满足，跳转到步骤(2
‑
2)；如满足，则进入下一步；
[0029](2
‑
6)将得到的适应度高的个体输出作为聚类中心。
[0030]进一步的，所述步骤(3)中通过全局离散通用扰动模型减少未知扰动项的偏差影响，所述全局离散通用扰动模型通过局部通用扰动模型经离散处理后得到；
[0031]所述局部通用扰动模型为：
[0032][0033]其中，d∈R
sd
为状态扰动，其一阶导数假设为d＝g；p∈R
sp
为输出扰动，其一阶导数假设为p＝w；G
dc,i
和G
pc,i
分别是第i个局部扰动模型对状态扰动和输出扰动的增益矩阵；x表示输入，y表示输出；
[0034]所述全局离散通用扰动模型为：
[0035][0036]其中，C
z
＝[C 0 G
pZ
]，]，
[0037]进一步的，所述步骤(4)中状态反馈控制器中扩展状态观测器为：
[0038][0039]其中，是待确定的观测器增益，L
x
∈R
x
为状态观测器增益，L
d
∈R
sd
为状态扰动观测器增益，L
p
∈R
sp
为输出扰动观测器增益；
[0040]根据全局离散通用扰动模型可得
[0041][0042]其中，x
ns
和u
ns
分别为状态和输入向量的名义稳态值，y
r
为期望输出轨迹参考。进一步的，所述步骤(4)中预测控制算法的预测模型为：
[0043][0044]其中，
[0045]取无穷时域函数作为目标函数：
[0046][0047]其中，Q表示状态的正定对称权重矩阵，R表示输入的正定对称权重矩阵。
[0048]进一步的，所述预测控制算法包括如下步骤：
[0049](4
‑
1)设k＝0；
[0050](4
‑
2)已知用预测模型描述的非线性系统，给定其初始状态x(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机炉协调控制系统控制方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)将设定的控制参数输入Bell
‑
Astrom系统模糊模型获得模型参数；(2)优化型K
‑
means聚类算法对步骤(1)中的模型参数进行优化；(3)用非线性鲁棒模型预测控制器与汽包锅炉机组负荷被控对象构成炉跟机协调控制系统；(4)通过状态反馈控制器以及控制器的预测控制算法，实现对机炉协调系统的控制；所述步骤(3)中非线性鲁棒模型预测控制器的动态线性部分M1由如下状态方程描述：其中，A,B,A
d
,C均表示具有适当维数的已知常数矩阵，x(k)∈R
n
为状态变量，u(k)∈R
m
是输入向量，v(k)∈R
e
为中间变量；ΔA(k),ΔB(k),ΔC(k)表示具有适当维数的不确定时变矩阵，反映被控模型中的参数不确定性。2.根据权利要求1所述的一种机炉协调控制系统控制方法，其特征在于：所述步骤(1)中的Bell
‑
Astrom系统模糊模型为3阶的多输入多输出(MIMO)模型，其数学表达式描述为：Astrom系统模糊模型为3阶的多输入多输出(MIMO)模型，其数学表达式描述为：q
e
＝(0.854u2‑
0.147)x1+45.59u1‑
2.514u3‑
2.096，
‑
0.007≤du1/dt≤0.007
‑
0.02≤du2≤du1/d≤0.02
‑
0.05≤du3/dt≤0.02，u1,u2,u3∈[0,1]；其中，u1表示煤粉仓门开度；u2表示主汽门开度；u3表示给水门开度；x1为汽包压力；x2为输出电功率；x3为给汽包内液体密度；y3为汽包水位；a
cs
为蒸汽品质；q
e
为蒸发率。3.根据权利要求1所述的一种机炉协调控制系统控制方法，其特征在于：所述步骤(2)中为采用K
‑
means聚类算法对模型参数进行优化；所述K
‑
means聚类算法中数据之间的距离由如下公式获得：其中，i＝(x
i1
,x
i2
,
…
,x
in
)为数据对象，j＝(x
j1
,x
j2
…
,x
jn
)为聚类中心，n表示数据对象的维度；所述K
‑
means聚类算法中的准则函数为：其中，E的大小表示聚类结果的好坏，p为选取的数据对象，c
i
为能够被正确分配到的第i个数据对象。
4.根据权利要求3所述的一种机炉协调控制系统控制方法，其特征在于：所述步骤(2)中通过BBO算法优化K
‑
means聚类算法中的聚类中心确定过程，其优化步骤如下：(2
‑
1)初始化BBO算法相关参数；(2
‑
2)计算每个参数的解及适应度值HSI，再...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯旭刚，周心睿，王正兵，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：