【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物质发电机组热工控制领域，尤其涉及一种基于预期闭环动态特性的生物质发电机组燃烧系统控制器设计方法。
技术介绍
1、由于风电、光伏等可再生能源的随机性、不确定性和暂态性等依赖天气的特性，进一步增加了电力保供的严峻形势。生物质机组由于其具有的环保优势、短时顶峰能力优势，在迎峰度夏和冬季中逐步发挥一定的作用。
2、燃烧系统的控制性能对生物质机组的电力输出、污染物生成至关重要，然而，燃烧系统是一个典型的过程以时间延迟为主。这导致了许多控制困难，例如机组的稳定裕度的减少和控制性能的下降。此外，燃烧系统因工况变化或者燃料变化而具有很强的不确定性，为了增强生物质机组燃烧系统的控制品质，有一些学者针对其时延系统的特性做了相关的控制器优化设计，如(张晓丛.1000mw超临界机组燃烧系统智能控制算法研究[d].华北电力大学,2021.)等研究对于工程实施具有一定的限制性，如([1]郑瑞祥.1000mw火电机组燃烧系统的建模与控制方法研究[d].华北电力大学,2018.)则是设计了模糊pid控制策略，其具有工程实施难度大的缺点，且针对大型火电机组进行研究，缺少针对生物质机组燃烧系统的研究。
技术实现思路
1、为了解决生物质发电机组燃烧系统的优化控制难题，本专利技术提供了一种基于预期闭环动态特性的生物质发电机组燃烧系统控制器设计方法。
2、第一方面，本专利技术提供了一种基于预期闭环动态特性的生物质发电机组燃烧系统控制器设计方法，包括以下步骤：
3、1)采
4、
5、式(1)中，s是拉普拉斯算子，l为生物质发电机组燃烧系统的二次风量变化到炉膛温度开始变化的时延，e为指数常数，g1(s)为生物质发电机组燃烧系统的传递函数，k为生物质发电机组燃烧系统的二次风量变化对炉膛温度的放大值，t为生物质发电机组燃烧系统的二次风量变化引起炉膛温度变化的表征参数；其中，l、k、t通过生物质发电机组燃烧系统的运行数据预辨识得到；
6、2)给定生物质发电机组燃烧系统的预期闭环动态响应特性：
7、
8、式(2)中，gcl(s)为生物质发电机组燃烧系统的预期闭环动态响应特性，λ为预期闭环动态响应特性的可调参数，有λ∈[0.2,1.5]；
9、3)基于一阶传递函数加时延传递函数和预期闭环动态响应特性设计生物质发电机组燃烧系统的预测比例-积分控制结构：
10、设计的反馈比例-积分控制器为：
11、
12、设计的预测控制器为：
13、
14、将生物质发电机组燃烧系统的设定值与输出值的偏差作为反馈比例-积分控制器的输入；
15、将反馈比例-积分控制器的输出减去预测控制器的输出作为预测控制器的输入；
16、将反馈比例-积分控制器的输出减去预测控制器的输出作为控制量送往生物质发电机组燃烧系统的执行机构，即得到预测比例-积分控制结构；
17、4)基于可调参数λ计算预测比例-积分控制结构的控制参数。
18、第二方面，本专利技术提供了一种基于预期闭环动态特性的生物质发电机组燃烧系统控制器设计方法，包括以下步骤：
19、1)采用二阶传递函数加时延传递函数描述生物质发电机组燃烧系统：
20、
21、式(2)中，s是拉普拉斯算子，l为生物质发电机组燃烧系统的二次风量变化到炉膛温度开始变化的时延，e为指数常数，g2(s)为生物质发电机组燃烧系统的传递函数，k为生物质发电机组燃烧系统的二次风量变化对炉膛温度的放大值，t1和t2均为生物质发电机组燃烧系统的二次风量变化引起炉膛温度变化的表征参数；
22、2)给定生物质发电机组燃烧系统的预期闭环动态响应特性：
23、
24、式(3)中，gcl(s)为生物质发电机组燃烧系统的预期闭环动态响应特性，λ为预期闭环动态响应特性的可调参数，有λ∈[0.2,1.5]；
25、3)基于二阶传递函数加时延传递函数和预期闭环动态响应特性设计生物质发电机组燃烧系统的预测比例-积分-微分控制结构：
26、设计的反馈比例-积分-微分控制器为：
27、
28、设计的预测控制器为：
29、
30、将生物质发电机组燃烧系统的设定值与输出值的偏差作为反馈比例-积分-微分控制器的输入；
31、将反馈比例-积分-微分控制器的输出减去预测控制器的输出作为预测控制器的输入；
32、将反馈比例-积分-微分控制器的输出减去预测控制器的输出作为控制量送往生物质发电机组燃烧系统的执行机构，即得到预测比例-积分-微分控制结构；
33、4)基于可调参数λ计算预测比例-积分-微分控制结构的控制参数。
34、第三方面，本专利技术提供了一种基于预期闭环动态特性的生物质发电机组燃烧系统控制器设计系统，包括：
35、传递函数描述模块，用于采用一阶传递函数加时延传递函数描述生物质发电机组燃烧系统；其中，生物质发电机组燃烧系统的传递函数g1(s)为：
36、
37、式(1)中，s是拉普拉斯算子，l为生物质发电机组燃烧系统的二次风量变化到炉膛温度开始变化的时延，e为指数常数，k为生物质发电机组燃烧系统的二次风量变化对炉膛温度的放大值，t为生物质发电机组燃烧系统的二次风量变化引起炉膛温度变化的表征参数；其中，l、k、t通过生物质发电机组燃烧系统的运行数据预辨识得到；
38、预期闭环动态响应特性给定模块，用于给定生物质发电机组燃烧系统的预期闭环动态响应特性；其中，给定的预期闭环动态响应特性为：
39、
40、式(3)中，gcl(s)为生物质发电机组燃烧系统的预期闭环动态响应特性，λ为预期闭环动态响应特性的可调参数，有λ∈[0.2,1.5]；
41、预测比例-积分控制结构设计模块，用于基于一阶传递函数加时延传递函数和预期闭环动态响应特性设计生物质发电机组燃烧系统的预测比例-积分控制结构；其中，
42、设计的反馈比例-积分控制器为：
43、
44、设计的预测控制器为：
45、
46、将生物质发电机组燃烧系统的设定值与输出值的偏差作为反馈比例-积分控制器的输入；
47、将反馈比例-积分控制器的输出减去预测控制器的输出作为预测控制器的输入；
48、将反馈比例-积分控制器的输出减去预测控制器的输出作为控制量送往生物质发电机组燃烧系统的执行机构，即得到预测比例-积分控制结构；
49、控制参数计算模块，用于基于可调参数λ计算预测比例-积分控制结构的控制参数。
50、第四方面，本专利技术提供了一种基于预期闭环动态特性的生物质发电机组燃烧系统控制器设计系统，包括：
51、传递函数描述本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于预期闭环动态特性的生物质发电机组燃烧系统控制器设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.一种基于预期闭环动态特性的生物质发电机组燃烧系统控制器设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.一种基于预期闭环动态特性的生物质发电机组燃烧系统控制器设计系统，其特征在于，包括：
4.一种基于预期闭环动态特性的生物质发电机组燃烧系统控制器设计系统，其特征在于，包括：
5.一种基于预期闭环动态特性的生物质发电机组燃烧系统控制器，其特征在于：采用权利要求1或2所述的基于预期闭环动态特性的生物质发电机组燃烧系统控制器设计方法进行设计。
6.一种生物质发电机组燃烧系统控制器设计装置，其特征在于，包括：
7.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1或2所述的基于预期闭环动态特性的生物质发电机组燃烧系统控制器设计方法的步骤。
【技术特征摘要】
1.一种基于预期闭环动态特性的生物质发电机组燃烧系统控制器设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.一种基于预期闭环动态特性的生物质发电机组燃烧系统控制器设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.一种基于预期闭环动态特性的生物质发电机组燃烧系统控制器设计系统，其特征在于，包括：
4.一种基于预期闭环动态特性的生物质发电机组燃烧系统控制器设计系统，其特征在于，包括：
5.一...
【专利技术属性】
技术研发人员：张少锋，尤顺，曹桂州，吴振龙，张小科，徐鹏煜，孙冉，王建波，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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