[发明专利]一种氧碳比控制系统及其气化炉氧煤比控制方法

权利要求书

1.一种氧碳比控制系统，包括以合成气成分为被控变量的串级回路，其特征在于：该串级回路包括主回路和副回路，主回路包括主回路控制器，副回路为粉煤流量调节回路；主回路控制器包括合成器成分控制器，副回路包括粉煤控制器；合成器成分控制器与粉煤控制器相连接，粉煤控制器还依次与粉煤调节阀、粉煤管线及气化炉相连接；合成气成分控制器由预测控制器进行控制；该氧碳比控制系统中，氧气流量由气化炉负荷决定，合成气成分控制器根据测量的合成气成分决定氧煤比，再与氧气流量相乘，然后得到粉煤流量的设定值。

2.一种气化炉氧煤比控制方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的氧碳比控制系统，包括以下步骤：

第一步，系统建模：采用带遗忘因子的递推增广最小二乘法，将粉煤流量调节回路和气化炉作为整体对象进行模型辨识；

第二步，采用预测控制算法对合成气进行控制。

3.如权利要求2所述的气化炉氧煤比控制方法，其特征在于：第一步中，系统建模包括以下步骤：首先，选用限幅滤波和递推平均滤波法两者相结合的数据预处理方法对数据进行预处理；其次，采用最大最小之法进行归一化处理；再次，采用带遗忘因子的递推增广最小二乘法进行系统辨识；然后，根据平均值误差判断模型收敛性；最后，进行模型仿真和验证。

4.如权利要求3所述的气化炉氧煤比控制方法，其特征在于：第二步中，预测控制算法采用动态矩阵控制算法。

5.如权利要求3所述的气化炉氧煤比控制方法，其特征在于：第二步中，预测控制算法采用广义预测控制算法。

6.如权利要求4所述的气化炉氧煤比控制方法，其特征在于：动态矩阵控制算法采用系统阶跃响应作为对象模型；动态矩阵控制算法是：设置采样周期Ts，选取固定的控制量，然后现场采集气化炉在正常工况运行过程中的以下数据：二氧化碳或者甲烷成分测量值、渣锁斗压差、气化炉压力、氧气流量、煤粉流量、煤粉输送气体流量；等待系统的输出达稳态值后，改变控制量大小，继续采集现场的上述数据；重复至少两次，得到至少两套观测数据，再将数据分为两组，选择其中一组作为参数辨识的数据，另一组作为模型校验的数据；然后，获取阶跃响应序列的曲线后，得到s1……sN序列，依据系统的时间常数求出过渡过程时间，再由系统采样时间计算出模型长度N的取值。

7.如权利要求6所述的气化炉氧煤比控制方法，其特征在于：动态矩阵控制算法的流程是：首先，获得系统阶跃响应作为对象模型；其次，求输出预测值；再次，设定值柔化；然后，求即时控制量；再进行限幅；最后输出；

或者，动态矩阵控制算法获取系统阶跃响应模型采用的方法是：首先，依据现场离线数据辨识模型，然后，选择在正常工况运行过程中的控制量，最后，计算得出气化炉氧碳比系统的阶跃响应输出。

8.如权利要求7所述的气化炉氧煤比控制方法，其特征在于：动态矩阵控制算法获取系统阶跃响应模型采用的方法是：通过现场阶跃响应实验获得气化炉氧碳比系统的阶跃响应模型。

9.如权利要求5所述的气化炉氧煤比控制方法，其特征在于：广义预测控制算法将在线系统辨识与最优控制器设计相结合，其受控自回归积分滑动平均；广义预测控制算法获取回归积分滑动平均模型的方法是：首先，通过现场实验数据获取模型，在研究气化炉主回路模型结构的基础上，进行输入输出数据的参数辨识，建立以氧碳比为系统输入，以合成气成分为系统输出的模型；其次，辨识得到的参数满足收敛条件即作为对象模型参数用于广义预测控制算法中，广义预测控制算法所计算的控制量作用在系统后，产生新的输入输出量，又再次进行辨识。

10.如权利要求9所述的气化炉氧煤比控制方法，其特征在于：广义预测控制算法的流程是：首先，采用带遗忘因子的递推最小二乘算法在线辨识获得系统的模型参数；其次，引入丢番图方程，进而得到预测表达式；再次，设定值柔化；然后，求即时控制量；再进行限幅；最后输出。