[发明专利]一种水泥脱硝过程的抗干扰优化跟踪方法

权利要求书

1.一种水泥脱硝过程的抗干扰优化跟踪方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤1、建立水泥脱硝过程的抗干扰优化跟踪控制的模型，具体步骤是：

1-1.建立水泥脱硝过程的单输入单输出状态空间模型，形式如下：

其中，k和d分别是水泥脱硝过程的运行时刻和延迟时间，x(k)和x(k+1)分别是第k时刻和第k+1时刻水泥脱硝过程的状态变量，w(k)是第k时刻水泥脱硝过程的干扰，u(k-d)是第k-d时刻水泥脱硝过程的氨水调节阀的阀门开度，y(k+1)是第k+1时刻的NO_x浓度参数输出，是具有适当维数的系统矩阵；

1-2.结合步骤1-1，引入部分执行器故障的水泥脱硝过程的状态空间模型，形式如下：

其中，u^F＝αu(k)，α是执行器故障的影响，且0α≤1，u^F(k-d)是第k-d时刻实际的氨水调节阀的阀门开度，u(k)是第k时刻的氨水调节阀的阀门开度；

1-3.引入消除延迟时间的水泥脱硝过程的状态空间模型，形式如下：

Δx_m(k+1)＝A_mΔx_m(k)+B_mΔu(k)+B_wmΔw(k)

Δy(k)＝C_mΔx_m(k)

其中，Δx_m(k)＝[[Δx(k) Δu(k-1)...Δu(k-d)]，Δx_m(k)和Δx_m(k+1)分别是第k时刻和第k+1时刻消除延迟时间的水泥脱硝过程的状态变量，Δu(k-1)、Δu(k-2)、…、Δu(k-d)分别是第k-1时刻、第k-2时刻、…、第k-d时刻的氨水调节阀的阀门开度增量，Δx(k)、Δu(k)、Δw(k)和Δy(k)分别是第k时刻水泥脱硝过程的状态变量增量、氨水调节阀的阀门开度增量、扰动增量和NO_x浓度参数增量，A_m、B_m、B_wm和C_m是具有适当维度的常数矩阵，且

B_m＝[0 1 0…0]^T，B_wm＝[B_w 0 0…0]^T，和0是适当维度的零向量；

1-4.定义水泥脱硝过程的输出跟踪误差函数：

e(k)＝y(k)-y_r(k)

e(k+1)＝e(k)+C_mA_mΔx(k)+C_mB_mΔu(k)+C_mB_wmΔw(k)

其中，y_r(k)是NO_x浓度参数的参考值，e(k)和e(k+1)分别是第k时刻和第k+1时刻NO_x浓度参数跟踪误差；

1-5.建立水泥脱硝过程的抗干扰优化跟踪控制的状态空间模型，形式如下：

z(k+1)＝Az(k)+BΔu(k)+B_wΔw(k)

其中，z(k)和z(k+1)分别是第k时刻和第k+1时刻水泥脱硝过程的状态变量与NO_x浓度参数跟踪误差的结合，A、B和B_w是具有适当维度的常数矩阵，且

步骤2、设计水泥脱硝过程抗干扰优化跟踪的控制器，具体是：

2-1.基于步骤1，水泥脱硝过程的抗干扰优化跟踪控制的目标函数如下所示：

其中，是氨水调节阀的阀门开度增量最小，是NO_x浓度参数的增量最大，是关于状态变量增量和干扰增量的目标函数，k_f是时刻的终端，Q,R分别是状态变量的加权矩阵、氨水调节阀门开度的加权矩阵，γ²是w(k)的加权正系数的平方，Q_f是状态终端变量的加权矩阵；

2-2.基于步骤2-1，得出水泥脱硝过程的抗干扰优化跟踪控制律，形式如下：

其中和是递归矩阵，A、B分别是具有适当维度的常数矩阵，I是具有适当维度的单位矩阵；

2-3.在下一时刻，重复步骤1-5到2-2得到新的氨水调节阀的阀门开度增量、扰动增量Δu(k)和Δw(k)，再将其作用于水泥脱硝过程的NO_x浓度参数控制，并依次循环。