熱工過程多模型預測控制方法研究.pdf

1、火電廠熱工過程是一個復雜的非線性、時變、大延遲、大慣性系統(tǒng)。傳統(tǒng)控制方法對其進行控制時遇到的困難主要來自于機組工況的大范圍變動。將基于分解-合成原理的多模型方法與模型預測控制算法相結合，構建多模型預測控制策略來對熱工過程進行控制，不失為解決其控制難題一個有效嘗試。本文主要研究內(nèi)容如下： 1．針對火電廠過熱汽溫系統(tǒng)大工況范圍內(nèi)的控制問題，設計了一種基于控制器切換的采用經(jīng)典模型預測控制算法的多模型預測控制策略。該策略在若干典型負荷工

2、況下建立多個固定子模型，然后根據(jù)各個子模型參數(shù)設計相應的主副控制器。其中副控制器選用P控制，主控制器則分別選用了動態(tài)矩陣控制（DMC）和廣義預測控制（GPC）兩種經(jīng)典的模型預測控制算法。利用實際對象與子模型輸出值的偏差對當前系統(tǒng)工況進行判斷，從而切換至合適的子控制器運行。當系統(tǒng)變工況過程較為平穩(wěn)時，設計了一種新的切換策略，使控制器切換過程更加平滑。通過對某超臨界600MW直流鍋爐過熱汽溫對象進行的仿真研究，驗證了本章所提出的控制策略可以

3、使過熱汽溫系統(tǒng)在工況大范圍變化時保持良好的運行狀況。 2．針對經(jīng)典模型預測控制算法穩(wěn)定性難以保證的問題，探討了具有穩(wěn)定性保證的約束模型預測控制綜合方法。在以局部鎮(zhèn)定控制器、終端約束集和終端代價函數(shù)為保穩(wěn)定性三要素的設計框架下，提出了一種基于狀態(tài)觀測器的約束模型預測控制算法。算法將狀態(tài)重構誤差作為系統(tǒng)的一個有界擾動處理，進而構造了終端約束集和終端代價函數(shù)，算法穩(wěn)定性同時得以證明。進一步針對實際系統(tǒng)可能出現(xiàn)的不確定性，討論了一種綜合

4、考慮各種擾動的基于Min-Max性能指標的約束模型預測控制算法，該算法借鑒了Min-Max優(yōu)化思想，通過對預測控制目標函數(shù)的“最壞情況”進行優(yōu)化得到控制律，提高了系統(tǒng)對于不確定變化的魯棒性。仿真實例驗證各個算法的有效性。 3．將保穩(wěn)定性的約束模型預測控制綜合方法與多模型控制策略相結合，提出一種適用于火電廠熱工過程控制的具有穩(wěn)定性保證的約束多模型預測控制策略。該策略將系統(tǒng)的非線性模型在平衡點處局部線性化得到多模型集，然后根據(jù)系統(tǒng)狀