[发明专利]基于试探式预测控制技术的火电机组SCR脱硝优化控制系统

权利要求书

1.一种基于试探式预测控制技术的火电机组SCR脱硝优化控制系统，其特征在于，所述控制系统反馈回路中的主控器采用试探式预测控制器，前馈回路中采用智能前馈控制器；所述试探式预测控制器的内部NOx浓度预测模型采用受机组负荷与喷氨调门开度影响的非线性模型；所述智能前馈控制器采用受机组负荷、总送风量、总给煤量、SCR反应器入口与出口NOx浓度影响的前馈多点非线性函数模型；

所述试探式预测控制器包括控制作用范围设定模块，用于设定控制作用即控制系统中的喷氨调门开度的寻优选择范围和控制分量；过程输出预测模块，用于预测未来各个采样时刻过程输出即控制系统中的SCR出口NOx浓度；性能指标计算模块，用于根据设定的指标公式评估控制作用选择范围各分量对应的性能指标；以及最优选择模块，用于确定使得性能指标取得最小值的最优控制作用；

所述智能前馈控制器基于前馈多点线性函数的形式形成智能前馈控制：

G＝H·(x1-x2)·x3

其中G为喷氨流量，由控制系统中的喷氨调门开度控制，H表示通过实验数据测得的比例系数，与机组负荷与总给煤量非线性相关，x1表示SCR入口NOx浓度，x2表示SCR出口NOx浓度，x3表示总送风量；

所述NOx浓度预测模型的非线性函数模型通过实验数据拟合得出，具体方法为：通过在多个负荷点上的阶跃响应试验建立多个负荷点上的线性传递函数模型，中间负荷的模型可以通过已建立的相邻负荷点上的线性传递函数模型通过插值的方法计算得出；喷氨调门本身存在开度与喷氨流量的非线性关系，在定喷氨阀前压力条件下，通过常规数据拟合的方法拟合出阀门开度与氨气流量间的非线性函数。

2.根据权利要求1所述的一种基于试探式预测控制技术的火电机组SCR脱硝优化控制系统，其特征在于，

所述试探式预测控制器的控制作用的寻优选择范围[U_k,min,U_k,max]为：

U_k,min＝max[u(k-1)-Δ_max,U_L]；U_k,max＝min[u(k-1)+Δ_max,U_H]，

进行L等分后得到控制分量u_i＝U_k,min+i·(U_k,max-U_k,min)/L，其中U_H,U_L分别为控制作用的上限和下限，Δ_max为每个采样周期内控制作用的最大允许改变量，k表示第k个采样时刻。

3.根据权利要求2所述的一种基于试探式预测控制技术的火电机组SCR脱硝优化控制系统，其特征在于，

所述试探式预测控制器的未来各个采样时刻过程输出的预测值为：

其中G(·)为基于实验数据拟合的非线性函数，m和n是非线性过程的输入和输出阶次，ξ为扰动，N为未来的最大预测步数。

4.根据权利要求3所述的一种基于试探式预测控制技术的火电机组SCR脱硝优化控制系统，其特征在于，

所述试探式预测控制器的预测控制的性能指标J为：

其中r为控制系统NOx浓度的设定值，λ为控制增量的权系数，u_F为未来控制作用。