【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于有色金属冶炼优化控制技术，具体涉及一种用于余热发电控制系统的减温喷水阀控制系统。
技术介绍
1、在有色金属冶炼熔炼过程中，产生大量的高温烟气，烟气所含有的余热量大，如果全部排空或少量利用，能源浪费巨大，同时会造成环境的污染。因此，在烟气脱硫制酸前利用大量的余热进行发电，所产生的电力用于冶炼生产，对降低生产成本，提高企业经济效益有显著作用，还可降低硫酸系统的热排放，减少热污染，达到节能减排的目的。
2、在余热发电控制系统中，由于影响过热蒸汽温度的因素很多，各因素之间相互作用，同时，对于不同的影响因素，过热蒸汽的控制要求也不同，常见的影响因素有：过热器入口温度、蒸汽流量、减温水量等。此外，由于过热器结构复杂，管道较长，受热面积较大，当扰动存在时，系统会具有时延大、惯性大等特点。因此，实现过热蒸汽温度的稳定控制比较困难。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种用于余热发电控制系统的减温喷水阀控制系统，余热发电控制系统通过控制减温喷水阀开度来调节喷量从而实现过热蒸汽温度控制，通过优化减温喷水阀控制系统来提高响应速度与鲁棒性，实现余热发电系统的快速稳定控制。
2、本专利技术提供一种用于余热发电控制系统的减温喷水阀控制系统，包括smc控制模块、饱和限幅模块、速率限制模块和补偿器模块；
3、减温喷水阀控制系统输入为预设的过热蒸汽温度期望值r与温度误差反馈量e；将预设的过热蒸汽温度期望值r与温度误差反馈量e的差值输入smc控制模块中，smc控制模块输
4、smc控制模块的输出w与饱和限幅模块的输出v的差值δp1，与饱和限幅模块的输出v与减温喷水阀调节速率u的差值δp2，进行加权求和，得到的结果输入补偿器模块。
5、具体的，补偿器模块的输入δp使用以下算式进行表示：
6、δp＝q1δp1+q2δp2
7、其中，q1为动作阈值限制补偿系数；q2为最大动作变化速率限制补偿系数。
8、具体的，smc控制模块的控制流程具体为：
9、t1为选择函数sat(s)函数阈值，t2为系统稳态阈值，s为滑膜面穿越系数；选择函数sat(s)使用以下公式表示：
10、
11、当|sat(s)|≤t1时，采用自适应滑模变结构优化控制对被控系统完成控制，串级差分进化控制保持跟踪状态；当t1<|sat(s)|≤t2时，控制输出由串级差分进化控制来完成，自适应滑模变结构优化控制转为跟踪；当|sat(s)|>t2时，系统再次采用自适应滑模变结构优化控制，串级差分进化控制保持跟踪状态。
12、进一步的，所述自适应滑模变结构优化控制具体为：
13、采用基于差分进化算法的自适应滑模变结构方法，根据状态反馈与误差值，通过优化滑模系数实现自适应控制，从而实现余热发电控制系统的优化；其中，控制过程中的寻优次数采用设计虚拟滑膜面求最优阈值的方法求得；
14、具体的，对于所述控制过程中的寻优次数，设计2×n个以滑模面为对称面的虚拟滑模面，最优阈值仅在系统状态穿越虚拟滑模面时进行更新，所述辅助滑模面使用以下算式表示：
15、
16、其中，z0为被控状态初始值；t4为设置精度；n为辅助滑膜面数；t1为选择函数sat(s)函数阈值；将状态初值与阈值的距离等分四段，第一区间系统状态每变化20倍精度计算一次最优阈值，第二区间系统状态每变化10倍精度计算一次最优阈值，第三区间系统状态每变化5倍精度计算一次最优阈值，最接近阈值的区间系统状态每经历一次精度变化求一次最优阈值。
17、进一步的，所述串级差分进化控制具体为：
18、对于单次寻优过程，将传统差分进化算法作为基本模块单元，所有模块单元均指向同一适应度方程，以每个单元作为独立层，两层顺序连接；
19、所述串级差分进化算法执行由第1层开始，第一层的差分进化算法的预设群体规模为20～100，预设迭代次数为200～1000，得到的寻优结果作加权处理，作为第2层差分进化模块的可行解空间，实现系统的无差优化控制。
20、进一步的，所述补偿器模块使用以下函数进行计算：
21、f(x)＝-bλ+a(q1δp1+q2δp2)
22、其中，λ为补偿因子；a为控制前馈补偿系数；b为误差补偿系数。
23、本专利技术公开了一种用于余热发电控制系统的减温喷水阀控制系统，通过优化控制方法来提高响应速度与鲁棒性，实现余热发电系统的快速稳定控制。
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1.一种用于余热发电控制系统的减温喷水阀控制系统，其特征在于，包括SMC控制模块、饱和限幅模块、速率限制模块和补偿器模块；
2.根据权利要求1所述的用于余热发电控制系统的减温喷水阀控制系统，其特征在于，补偿器模块的输入ΔP使用以下算式进行表示：
3.根据权利要求1所述的用于余热发电控制系统的减温喷水阀控制系统，其特征在于，SMC控制模块的控制流程具体为：
4.根据权利要求1所述的用于余热发电控制系统的减温喷水阀控制系统，其特征在于，所述自适应滑模变结构优化控制具体为：
5.根据权利要求4所述的用于余热发电控制系统的减温喷水阀控制系统，其特征在于，对于自适应滑模变结构优化控制的控制过程中的寻优次数，设计2×N个以滑模面为对称面的虚拟滑模面，最优阈值仅在系统状态穿越虚拟滑模面时进行更新，所述辅助滑模面使用以下算式表示：
6.根据权利要求1所述的用于余热发电控制系统的减温喷水阀控制系统，其特征在于，所述串级差分进化控制具体为：
7.根据权利要求1所述的用于余热发电控制系统的减温喷水阀控制系统，其特征在于，所述补偿器
...【技术特征摘要】
1.一种用于余热发电控制系统的减温喷水阀控制系统，其特征在于，包括smc控制模块、饱和限幅模块、速率限制模块和补偿器模块；
2.根据权利要求1所述的用于余热发电控制系统的减温喷水阀控制系统，其特征在于，补偿器模块的输入δp使用以下算式进行表示：
3.根据权利要求1所述的用于余热发电控制系统的减温喷水阀控制系统，其特征在于，smc控制模块的控制流程具体为：
4.根据权利要求1所述的用于余热发电控制系统的减温喷水阀控制系统，其特征在于，所述自适应滑模变结构优化控制具体为：<...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨静雅，鄢锋，潘岩，曾祥吉，李延，童潇依，谭翔天，
申请(专利权)人：长沙有色冶金设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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