[发明专利]基于动态矩阵控制的钢铁企业蒸汽管网压力控制系统

说明书

技术领域

本发明属于钢铁企业蒸汽管网压力控制技术领域，特别是提供一种基于动态矩阵控制的钢铁企业蒸汽管网压力控制系统，实现了管网快速控制，保证管网运行安全。

背景技术

钢铁企业是一个长流程，多工序的生产过程，企业对蒸汽的需求随着生产的进行波动较大，各个工序对蒸汽的品质、压力及数量的需求差异很大，因而导致蒸汽管网系统需要频繁调整蒸汽供应计划。管网系统本身具有大时滞、大惯性等特点，使得产汽点难以依靠自身稳压能力来有效控制整个管网大范围的波动。从管网运行维护的角度看，控制管网压力相对稳定是管网安全、高效运行所必需的。合理地运筹负荷，配合产汽系统协调控制蒸汽的产供过程，是一项具有极大经济效益的节能降耗技术。

按照层级递阶控制系统结构，将控制系统分为组织级、协调级和执行级。组织级具有组织、学习和综合智能决策能力，是智能决策支持系统，为协调级提供知识库；协调级为组织级和执行级之间的连接装置，涉及决策方式的表示，用来协调执行级的动作；执行级是常规控制系统，要求具有较高的执行精度。

对于具有非线性、时变、强耦合的复杂工业过程，仅仅采用经典控制理论和现代控制理论难以进行有效的控制，智能优化控制的思想在很多工业过程控制系统中得到应用。但是随着工业技术和过程控制技术的发展，工业过程越来越复杂，控制的目标越来越多样化，控制精度的要求越来越高。模型预测控制是一种基于模型的闭环优化控制策略，其算法核心是：可预测未来的动态模型，在线反复优化计算并滚动实施的控制作用和模型误差的反馈校正。模型预测控制具有控制效果好、鲁棒性强等优点，可有效地克服钢铁企业蒸汽系统中的时滞性、非线性和强惯性，并能方便的处理过程被控变量和操纵变量中的各种约束。

本发明将建立一种安全有效的管网压力控制计算方法，实现对管网较为精确的压力控制和调度，从而使得管网安全高效运行，保障生产运行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于预测控制的层级递阶压力控制系统，实现安全有效的管网压力控制。将企业蒸汽管网的汽源(锅炉、CDQ抽汽)、内部可调阀门(放散阀，减温减压阀)、可调用户(隔断阀)按照层次递阶原理把管网系统分成组织级，协调及，控制级。管网控制依赖于调度模型和计算模型的调度方案和管网计算参数，为协调级提供知识库，把调度模型和计算模型作为组织级。调节对象和手段确定最终控制决策方案，处于协调级。执行级是最终的执行环境，如放散阀、隔断阀等。对于管网内部可调阀门，其控制目标是出口端压力和流量，作为预测控制模型的输出P，G，阀门的开度直接决定出口压力和流量，阀门开度作为DMC模型控制量u。

本发明包括系统硬件及应用模块；系统硬件包括关系数据库服务器，实时数据库服务器，应用服务器，工程师站。关系数据库服务器与工程师站和应用服务器相连，应用服务器除与关系数据库服务器相连外，还与实时数据库和工程师站相连，保持三者之间数据交换。应用模块包括关系数据库，数据采集模块，数据结果显示模块，管网计算模块、管网调度模块和管网控制模块。其中数据结果显示模块部署在工程师站，计算模块、调度模块和控制模块部署在应用服务器，关系数据库部署在关系数据库服务器，数据采集模块部署在实时数据库。

关系数据库是显示模块与计算模块、调度模块和控制模块之间的数据通讯媒介。计算模块、调度模块和控制模块将计算结果写入关系数据库，显示模块再从关系数据库中读出并予以显示；

关系数据库：存储用于模型计算、调度模块、控制模块、数据显示的数据。包括管点信息，管段信息，计算模块、调度模块和控制模块的结果等信息。

数据采集模块：由实时数据库和现场采集仪表以及传输网络组成；现场采集仪表将信息实时传入实时数据库中，并有数据采集模块根据要求向管网计算模型提供数据。

数据结果显示模块：数据接口部分，为模型计算提供数据输入功能，包括读取数据文件，直接读取GIS信息功能；计算结果的显示对模型计算结果实现多种方式显示，包括图表显示和图形显示；