[发明专利]基于数值优化极值搜索的无模型锅炉燃烧优化控制方法

摘要

本发明公开了基于数值优化极值搜索的无模型锅炉燃烧优化控制方法，包括步骤1，采集锅炉燃烧系统k‑n至k时刻一个时间窗口内各个时刻的锅炉效率η(j)和氮氧化物排放值NOx(j)并设置容许误差ε，步骤2，计算k‑n至k时刻一个时间窗口内的锅炉效率的平均值η和氮氧化物排放值的平均值NOx，将η和NOx分别作为当前k时刻的锅炉效率和氮氧化物排放值；步骤3，将当前k时刻锅炉效率η和氮氧化物排放值NOx归一化，计算单目标函数J(k)；步骤4，计算性能指标随各层操作量的变化梯度gk；步骤5，计算搜索方向dk；步骤6，计算步长因子αk；步骤7，计算下一时刻待优化的操作量ui(k+1)；步骤8，重复步骤2～步骤7，直至算法收敛，得到最优操作量。

主权项

基于数值优化极值搜索的无模型锅炉燃烧优化控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，采集数据：采集锅炉燃烧系统k‑n至k时刻一个时间窗口内各个时刻的锅炉效率η(j)和氮氧化物排放值NOx(j)并设置容许误差ε，j＝k‑n…k，其中n为前n个时刻；步骤2，对采集到的数据进行处理：计算k‑n至k时刻一个时间窗口内的锅炉效率的平均值η和氮氧化物排放值的平均值NOx，将η和NOx分别作为当前k时刻的锅炉效率和氮氧化物排放值；步骤3，将当前k时刻锅炉效率η和氮氧化物排放值NOx归一化，计算单目标函数J(k)；步骤4，计算性能指标随锅炉各层操作量的变化梯度gk：gk＝(g1,g2,gi…)，采用如下公式计算gi：gi=J(k)-J(k-1)ui(k)-ui(k-1),]]>其中，i代表第i层，i取值为自然数，若||gk||≤ε，终止后续步骤，ui(k)即为各层最优操作量，否则继续步骤5；步骤5，计算搜索方向dk；步骤6，计算步长因子αk；步骤7，计算下一时刻待优化的操作量ui(k+1)；步骤8，重复步骤2～步骤7，直至算法收敛，得到最优操作量；步骤2中，采用如下公式计算k‑n至k时刻一个时间窗口内的锅炉效率的平均值η和氮氧化物排放值的平均值NOx：η=Σj=k-nkη(j)n+1,]]>NOx=Σj=k-nkNOx(j)n+1;]]>步骤3中，通过如下公式计算单目标函数J(k)：min J＝‑a×[η]+b×[NOX]+A式中[η]、[NOx]分别为归一化过后的锅炉效率和氮氧化物排放值，a和b分别为锅炉效率项的权重和氮氧化物排放值的权重，A是对输入输出违反约束的惩罚项，通过如下公式计算：A＝∑Ai+Aa，Ai=max[umin-uiumin,0,ui-umaxumax]2,]]>Aa=max[k1×Σu0-Σuik1×Σu0,0,k2×Σu0-Σuik2×Σu0]2,]]>其中，ui表示第i层操作量开度，ui变化范围为umin～umax，Ai表示违反该约束的惩罚项；∑ui表示总的阀门开度，∑u0表示未优化时总的阀门开度，总的阀门开度∑ui在未优化时总的阀门开度∑u0的k1～k2之间，k1取在0.8～0.95之间，k2取在1.1～1.2之间，Aa表示违反该约束的惩罚项。