基于多模型切换的过热汽温广义预测控制

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1、第37卷第1期妻菜电力V01．37No．1EastChinaEIectricPower2009年1月Jan．2009基于多模型切换的过热汽温广义预测控制张云广，沈炯，李益国(东南大学能源与环境学院，江苏南京210096)摘要：火电厂过热汽温对象具有时滞、惯性和参数时变的特性。固定参数常规PID控制器在对象特性发生变化后，控制品质会有所下降。基于多模型切换的过热汽温广义预测控制策略，对若干典型工况点下的固定模型设计子控制器，当系统工况发生变化后，通过有效的切换策略及时准确地切换到最适控制器。提出一种新的平滑

2、切换方法，可有效抑制切换时对象出现的大幅扰动现象。仿真结果验证了该控制策略的有效性。关键词：多模型；广义预测控制；平滑切换基金项目：教育部科学技术研究重点项目(108060)作者简介：张云广(1983一)，男，硕士研究生，研究方向为多模型预测控制。中图分类号：TKS21文献标志码：B文章编号：1001-9529(2009)0l-0164-05Multi·modelswitchingbasedGPCanditsapplicationtosuperheatedsteamtemperaturesystemsZH

3、ANGYun—guang，SHENJiong，L1Y／一guo(SchoolofEnergyandEnvironment，SoutheastUniv．，Nanjing210096，China)Abstract：Thesuperheatedsteamtemperaturesysteminthepowerplantisfltypicaltimedelay，stronginertialandtimevaryingprocess．Duetothesecharacteristics，theperformanceof

4、traditionalfixed—parameterPIDcontrollertendstodeterioratewhenthepropertiesoftheprocesschange．Anewmulti—modelswitchingbasedgeneralizedpredictivecontrol(GPC)strategywaspresented．Asetoflinearmodelswasdevelopedaccordingtodifferentloads，andthecontrollersassoci

5、atedwitheachmodelweredesigned．Byaneffectiveswitchingstrategy，theappropriatecontrollercouldbeselectedfordifferentworkingconditions．Anewsmoothswitchingmethodwhichcanrestrainthevibrationinthecourseofswitchingeffectivelywasalsoproposed．Simulationresultsproved

6、thecontrolstrategyeffective．Keywords：multi—model；GPC；smoothswitching锅炉过热汽温对象具有大时延、大惯性和参基于子模型分别设计子控制器，对子控制器加权数随工况变化而时变的突出特点。传统的基于特以获得合适的控制增量。本文利用广义预测控制定工作点整定的PID串级控制器在对象有时滞和算法鲁棒性强、对模型依赖程度低的优点，提出一对象特性发生变化时，控制品质会随之明显下降。种基于多模型切换的过热汽温广义预测控制20世纪70年代开始发展的预测控制对大时

7、滞、(GPC)策略，并给出一种新的切换方法，来解决变大惯性系统具有良好的控制性能。文献[1]应用工况环境下的过热汽温控制问题。针对某超临界动态矩阵控制(DMC)与常规PID控制器构成串600MW直流锅炉过热汽温对象进行的仿真研究级控制策略，在过热汽温控制的应用中收到了不证实了该方法的有效性。错的效果。1广义预测控制(GPC)基本算法由于预测控制器各参数依然是基于某个特定工况下的固定模型而选取的，所以当对象特性变用CARIMA模型描述受到随机干扰的对象化过大时，预测控制性能亦会随之明显下降。多(q一)(￡)

8、=(g)u(￡一1)+模型方法是解决这一问题的一个有效途径。文献[2]提出一种多模型动态矩阵控制(DMC)方法，(1)该算法在典型工况下获得其局部三阶子模型集，其中{Y(t)，(t)}——系统的输出和输入序列，{张云广，等基于多模型切换的过热汽温广义预测控制(t)}——零均值的白噪声序列，q～——后移算子，计算量、加快了响应时间。本控制系统中各广义(g)、曰(q)和C(q)——关于q的多项式，△=1一预测子控制器均采用增量式算