[发明专利]一种基于数据驱动的火电机组建模与控制方法

权利要求书

1.一种基于数据驱动的火电机组建模与控制方法，用于建立火电机组的数学模型并对火电机组进行控制，包括如下步骤：

S1：火电机组建模：结合火电机组运行机理与火电机组现场调试历史数据，选取汽机调阀开度、燃煤量、给水量、风煤比、减温水量为输入量，选取机组负荷、主汽压力、主汽温度为输出量；

S2：选取S1火电机组一个时期内多个工作日的输入量与输出量，并对输入量与输出量的数据进行归一化、去野值、去均值和滤波的数据预处理；

S3：通过子空间模型辨识方法建立火电机组的分立模型，利用S2中预处理后的数据，通过QR或SVD分解求出了各模型的阶数，分别建立以燃料量、给水量、汽机阀门开度、冷却水量、风煤比为输入量，以中间点温度、主蒸汽温度、主蒸汽压力为输出量的火电机组系统模型，得到了各模型的状态空间表达式如下：

x(k+1)＝Ax(k)+Bu(k) (1)

y(k)＝Cx(k)+Du(k) (2)

其中u(k)∈R⁵、y(k)∈R⁴分别是k时刻的输入输出数据向量，x(k)∈Rⁿ是k时刻的状态变量；

S4：将得到的分立模型通过线性化法进行组合，得到火电机组的整体模型，求出了机组模型的状态空间表达式；

S5：由得到的预测控制模型，对模型预测控制器进行设计，

对火电机组各变量的初始值、上下界、变化速率上下界进行设置，

并对控制器的控制时域、控制间隔、预测时域进行设置；

S6：由机组模型和S5中设计的预测控制器得到火电机组升负荷和降负荷能力以及各变量在满足约束条件的情况下各变量的变化趋势。

2.如权利要求1所述的基于数据驱动的火电机组建模与控制方法，其特征在于：子空间模型辨识方法是采用状态空间形式来描述所要辨识的系统：

x_k+1＝Ax_k+Bu_k

y_k＝Cx_k+Du_k

子空间辨识模型的主要问题是根据系统产生的输入输出测量值u_k、y_k，确定系统的阶数n、系统矩阵A、B、C、D。

3.如权利要求2所述的基于数据驱动的火电机组建模与控制方法，其特征在于：汽机调阀开度是简单快速的调节机组负荷和主汽压力的方式；燃煤量和给水量是调节机组负荷的决定量；总风量对机组负荷有较大影响；风煤比是保证煤充分燃烧的关键变量，减温水是控制主蒸汽温度的辅助手段；

输出量包含机组负荷，主汽压力和主蒸汽温度随着负荷的变化也会随之变动，且主汽压力和主蒸汽温度是带有约束范围的参量，其会直接影响到机组的运行安全。

4.如权利要求3所述的基于数据驱动的火电机组建模与控制方法，其特征在于：所述控制时域为3-7，所述控制间隔指每次控制指令输出的采样间隔数，优选为1，所述预测时域为能够覆盖系统动态过程所需要的时间，优选为200。

5.如权利要求4所述的基于数据驱动的火电机组建模与控制方法，其特征在于：由得到的预测控制模型，对模型预测控制器进行设计；即，利用得到的预测控制模块后，采用预测控制算法构建系统的指标函数，给出各变量需要满足的约束条件，求解这个带约束的优化问题，再根据得到的结果，采用滚动优化的思想，从而设计出标准的模型预测控制器。