单效溴化锂机组负荷快速跟踪控制方法技术

本发明专利技术公开了一种单效溴化锂机组负荷快速跟踪控制方法，包括：获取单效溴化锂机组的扩增状态空间模型；设置控制器参数，包括预测时域和控制时域，对控制器进行初始化、根据当前时刻的输出量对系统当前时刻状态进行估计；利用预测模型对系统未来预测时域限定的时刻的输出进行预测；构建性能指标并通过修正综合时间与绝对误差性能指标中的偏差项权值；将非线性规划转化为线性规划的求解性能指标获得最优控制量增量；根据最优控制量增量计算并更新下一时刻的系统输出。本发明专利技术改善了跟踪过程的快速性并适用于多变量系统，降低了在线计算量，缩短调节时间，为实现综合能源系统中大迟延供能设备的快速负荷跟踪控制提供一种可行方法。方法。方法。

【技术实现步骤摘要】
单效溴化锂机组负荷快速跟踪控制方法


[0001]本专利技术涉及热工自动控制领域，尤其是一种单效溴化锂机组负荷快速跟踪控制方法。

技术介绍

[0002]溴化锂吸收式制冷机组是分布式综合能源系统中常用的余热利用设备。溴化锂吸收式制冷机包含多个部件，涉及多个换热过程，属于典型的大迟延对象。常规PID控制策略属于事后调节，无法兼顾跟踪的快速性和稳定性，用于大迟延对象时很难获得满意的控制性能。
[0003]现有技术中，已有的针对迟延对象的控制方法包括自抗扰控制、最优控制、无模型自适应预测控制。然而上述方法的负荷快速跟踪能力差，仍有待进一步提高。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种单效溴化锂机组负荷快速跟踪控制方法，目的是实现对该设定值的快速跟踪，同时克服各种扰动影响，以及时满足用户的冷负荷需求。
[0005]本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种单效溴化锂机组负荷快速跟踪控制方法，包括以下步骤：
[0007]S1、获取单效溴化锂机组的扩增状态空间模型：
[0008][0009]式中，x
k
、x
k+1
分别代表k、k+1时刻的扩增后的状态量，A，B，C分别代表相应的系数矩阵；
[0010]Δx
d，k
、Δx
d，k+1
分别为k、k+1时刻的状态量增量，y
k
、y
k+1
分别为k、k+1时刻的输出量，Δu
k/>为k时刻控制量的增量，O
d
为ny
×
l维零矩阵，ny和l分别为输出量和状态量增量的维数，I
ny
×
ny
是ny维单位矩阵；
[0011]S2、设置控制器参数，包括预测时域N
p
和控制时域N
c
；对控制器进行初始化；
[0012]S3、根据当前时刻的输出量对系统当前时刻状态进行估计；
[0013]S4、利用如下预测模型对系统未来N
p
个时刻的输出进行预测，
[0014]Y
k
＝Fx
k
+ΦΔU
k
[0015]式中，Y
k
为输出量预测值组成的向量，x
k
为扩增后的状态量，ΔU
k
为未来控制量U
k
的增量组成的向量；
[0016][0017]S5、构建性能指标minJ：
[0018]minJ＝||Tq(Y
k
‑
W
k
)||1+||λΔU
k
||1[0019][0020]式中，T＝diag(T
s1p
，2T
s1p
，
…
，N
p
T
s1p
)为对未来误差的时间加权系数，T
s
为采样周期，为对输出量偏差Y
k
‑
W
k
的加权系数，的加权系数，为对控制量增量的加权系数，nu为控制量的个数；制量的个数；为未来的目标值序列，||||1表示向量的1
‑
范数；U
min
、U
max
，ΔU
min
、ΔU
max
，Y
min
、Y
max
分别为对应的上下限；
[0021]S6、通过求解性能指标计算最优控制量增量；
[0022]S7、根据最优控制量增量计算并更新下一时刻的系统输出，在每个采样周期内，重复步骤S3至S7。
[0023]进一步技术方案为：
[0024]步骤S6中，求解最优控制增量时，将所述性能指标由非线性规划问题转化为线性规划问题：
[0025][0026][0027]式中，
[0028]I1为nu阶单位阵；γ是性能指标的上界；
[0029]均为非负向量，分别代表输出量偏差的上界、控制量增量的上界，即有以下不等式：
[0030][0031]步骤S2中，设置所述控制时域N
c
不大于所述预测时域N
p
。
[0032]本专利技术的有益效果如下：
[0033]本专利技术与PID控制方法相比，使用模型预测控制方法，采用增广形式的状态空间模型，能够适用于带约束的多变量对象。能够在降低超调的情况下，缩短调节时间，为实现综合能源系统中大迟延供能设备的快速负荷跟踪控制提供有效的方法。
[0034]本专利技术与传统的二次型性能指标相比，修正了综合时间与绝对误差(Integrated Time and Absolute Error，ITAE)性能指标中的偏差项权值，给出了把非线性规划转化为线性规划的求解方法，降低了在线计算量。
附图说明
[0035]图1为本专利技术具体实施例的控制方法的原理示意图。
[0036]图2为相同条件下本专利技术具体实施例的控制方法与传统二次型预测控制的输出量对比图。
[0037]图3为为相同条件下本专利技术具体实施例的控制方法与传统二次型预测控制的控制量对比图。
具体实施方式
[0038]以下结合附图说明本专利技术的具体实施方式。
[0039]本申请的一种单效溴化锂机组负荷快速跟踪控制方法，包括以下步骤：
[0040]S1、(1)获取单效溴化锂机组的传递函数模型，在稳态工况下，选取输入变量与输出变量进行开环阶跃响应实验，设置采样时间T
s
，将实验数据进行预处理，辨识得到传递函数模型，并转换为公式(1)所示的离散状态空间模型：
[0041][0042]式中，x
d，k
、x
d，k+1
分别代表k及k+1时刻由传递函数模型转换得到的离散状态空间模型的状态量，y
k
为k时刻的冷冻水出口温度(输出量)，u
k
为k时刻的热源工质流量(控制量)，A
d
，B
d
，C
d
分别为相应的系数矩阵。下标d表示离散化。
[0043]具体的，采样时间T
s
可根据香农采样定理选取，保证采样频率不小于模拟信号频谱中最高频率的2倍。
[0044](2)为了实现无静差跟踪性能，根据式(1)获取单效溴化锂机组的扩增状态空间模型：
[0045][0046]式(2)中，x
k
、x
k+1
分别代表k、k+1时刻的扩增后的状态量，A，B，C分别代表相应的系数矩阵；
[0047]Δx
d，k
、Δx
d，k+1
分别为k、k+1时刻的状态量增量，y
k
、y
k+1
分别为k、k+1时刻的输出量，Δu
k...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单效溴化锂机组负荷快速跟踪控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取单效溴化锂机组的扩增状态空间模型：式中，x
k
、x
k+1
分别代表k、k+1时刻的扩增后的状态量，A，B，C分别代表相应的系数矩阵；Δx
d，k
、Δx
d，k+1
分别为k、k+1时刻的状态量增量，y
k
、y
k+1
分别为k、k+1时刻的输出量，Δu
k
为k时刻控制量的增量，O
d
为ny
×
l维零矩阵，ny和l分别为输出量和状态量增量的维数，I
ny
×
ny
是ny维单位矩阵；S2、设置控制器参数，包括预测时域N
p
和控制时域N
c
；对控制器进行初始化；S3、根据当前时刻的输出量对系统当前时刻状态进行估计；S4、利用如下预测模型对系统未来N
p
个时刻的输出进行预测，Y
k
＝Fx
k
+ΦΔU
k
式中，Y
k
为输出量预测值组成的向量，x
k
为扩增后的状态量，ΔU
k
为未来控制量U
k
的增量组成的向量；S5、构建性能指标minJ：minJ＝||Tq(Y
k
‑
W
k
)||...

【专利技术属性】
技术研发人员：李益国，吴婧谌，张俊礼，沈炯，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：