[发明专利]一种尾气余热回收有机朗肯循环的优化与控制一体设计方法

权利要求书

1.一种尾气余热回收有机朗肯循环的优化与控制一体设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)建立尾气余热回收有机朗肯循环系统的机理模型；

(2)设计所述有机朗肯循环系统的控制结构，并针对所述的控制结构设计控制器及其相应的控制方程，并以设计好的控制器连同所述机理模型构成闭环控制系统；

(3)在尾气余热的功率变化范围内选择尾气工况；

(4)根据所选择的尾气工况和所述闭环控制系统，构建包含尾气工况不确定性分析的一体优化模型，求解所述一体优化模型在各个尾气工况下的最优操作点和最优控制参数；

(5)根据优化求解得到的最优操作点及相应控制参数，利用回归方法得到其他尾气工况对应的最优操作点和控制参数；

步骤(2)中设计所述有机朗肯循环系统的控制结构包括选择被控变量和操作变量；

步骤(4)中，首先选定所述闭环控制系统中的关键变量，然后分析尾气工况测量不准确导致的尾气工况不确定性对所述闭环控制系统中各相关状态变量的影响，并根据分析结果构建相应的一体优化模型，所述关键变量包括被控变量和操作变量；

所述步骤(4)中通过如下步骤分析尾气工况测量不准确导致的尾气工况不确定性对所述闭环控制系统中任意一个关键变量的影响：

(S1)针对任意一个尾气工况，在该尾气工况中各个工况参数的不确定范围内分别设计PRBS信号，利用各个工况参数的PRBS信号分别对有机朗肯循环闭环控制系统进行激励，以激励得到的输入、输出数据对所述的闭环控制系统进行辨识以得到一个带参数不确定的有限脉冲响应模型；

(S2)根据各个尾气工况对应的有限脉冲响应模型，采用结构奇异值分析方法得到该关键变量在尾气工况不确定影响下的最大偏差量。

2.如权利要求1所述的尾气余热回收有机朗肯循环的优化与控制一体设计方法，其特征在于，所述控制器采用带静态前馈的PI控制器。

3.如权利要求1～2中任意一项所述的尾气余热回收有机朗肯循环的优化与控制一体设计方法，其特征在于，步骤(3)中选择15～25个尾气工况。

4.如权利要求3所述的尾气余热回收有机朗肯循环的优化与控制一体设计方法，其特征在于，步骤(4)中构建的一体优化模型中的优化目标J为：

Min J＝-(W_net^*-ΔW_exp)，

式中，W_net^*为标称净输出功率，W_net^*＝W_exp-W_pump-W_con，W_exp为膨胀机输出功率的最大偏差量，W_pump为加压泵消耗的功率，W_con为冷凝风扇消耗的功率，ΔW_exp表示不确定尾气工况下闭环系统中膨胀机输出功率的最大偏差量，

约束条件包括有机朗肯循环的机理模型，控制器的控制方程，可行性约束和稳定性约束；

通过在所述约束条件下求解使J最小的[λ γ]，λ为操作变量，γ为被控变量，并以求得的γ作为最优操作点，以求得的λ作为最优控制参数。