用于燃煤机组和工业锅炉燃烧过程多变量时滞控制方法

摘要

本发明公开了一种用于燃煤机组或工业锅炉燃烧过程多变量时滞控制方法，其特征在于包括用建模软件测试出燃烧过程的数学模型、根据燃烧过程数学模型G(s)确定时滞预补偿器、设计出预补偿器KP(s)和主控制器Kc(s)、控制装置计算机和操作站之间建立OPC通讯，实现控制装置与DCS系统、PLC系统所有信息的交换，控制装置计算机接收DCS系统或PLC系统燃烧过程的烟气氧含量和蒸汽压力设定值和实际值。或直接采集燃烧过程蒸汽压力和烟气氧含量的实际值。本发明的多变量时滞控制方法符合燃烧过程动态特性，又采取计算机辅助设计和仿真方法，精心设计出控制器，使控制系统不仅稳定，而且将蒸汽压力控制在工艺规定范围内，实现风煤比自动调整，提高锅炉热效率，节省煤。

主权项

用于燃煤机组或工业锅炉燃烧过程多变量时滞控制方法，其特征在于包括以下步骤：(1)、首先用建模软件测试出燃烧过程的数学模型： G ( s ) = g 11 ( s ) e - τ 11 s g 12 ( s ) e - τ 12 s g 21 ( s ) e - τ 21 s g 22 ( s ) e - τ 22 s Go(s)＝G(s)|τij＝0其中gij(s)(1≤i，j≤2)为s有理分式，τij(1≤i，j≤2)为时滞，单位秒(2)、根据燃烧过程数学模型G(s)确定时滞预补偿器为P(s)＝Go(s)‑G(s)(3)、采用多变量时滞系统设计方法及计算机辅助设计软件包，设计出预补偿器KP(s)和主控制器Kc(s)，分别为 K P ( s ) = k p 11 ( s ) k p 12 ( s ) k p 21 ( s ) k p 22 ( s ) 其中kpij(s)(1≤i，j≤2)为s有理分式或常数 K c ( s ) = k c 1 ( s ) 0 0 k c 2 ( s ) 其中kcj(s)(1≤i≤2)为PID控制器(4)、利用多变量系统稳定性判断软件和仿真软件，判断已设计多变量时滞系统是否稳定及性能，如不满足设计要求，重新设计KP(s)和Kc(s)，直至设计出系统稳定且性能满意的KP(s)和Kc(s)；(5)、编写的多变量时滞控制软件，时滞预补偿软件、通讯软件、无扰切换软件，置于控制装置系统软件中，并将Kc(s)和KP(s)和P(s)设计的参数设置到相应软件中；(6)、控制装置计算机通过OPC接口获取燃烧过程的的输出向量信号Y(s)、和输入向量信号R(s)，时滞预补偿后的反馈向量信号Y*(s)，依次计算向量信号E(s)、V(s)和U(s)；其中：输出向量信号Y(s) y ( s ) = y 1 ( s ) y 2 ( s ) y1(s)为蒸汽压力实际值，y2(s)为烟气氧含量实际值，输入向量信号R(s) R ( s ) = r 1 ( s ) r 2 ( s ) r1(s)为蒸汽压力设定值，r2(s)为烟气氧含量设定值，时滞预补偿后反馈向量信号Y*(s) Y * ( s ) = y 1 * ( s ) y 2 * ( s ) y1*(s)为时滞预补偿后蒸汽压力信号y2*(s)为时滞预补偿后的氧含量信号E(s)为偏差向量信号 E ( s ) = e 1 ( s ) e 2 ( s ) e1(s)为蒸汽压力偏差信号e1(s)＝r1(s)‑y*1(s)e2(s)为烟气氧含量偏差信号e2(s)＝r2(s)‑y*2(s)(7)、主控制器Kc(s)依据偏差向量信号E(s)计算出主控制器Kc(s)输出向量信号V(s)： V ( s ) = v 1 ( s ) v 2 ( s ) v1(s)为蒸汽压力PID控制器输出信号v2(s)为烟气氧含量PID控制器输出信号(8)、预补偿器KP(s)依据主控制器Kc(s)输出向量信号V(s)、计算出控制向量信号U(s)， U ( s ) = u 1 ( s ) u 2 ( s ) u1(s)为给煤机变频器控制信号u2(s)为送风机控制信号(9)、时滞预补偿器P(s)依据输出控制向量信号U(s)，计算出时滞预补偿后的反馈向量信号Y*(s)；(10)、控制装置将计算出的控制信号u1(s)和u2(s)，通过OPC通讯和板卡连接两种方式传输到DCS系统或PLC系统，分别控制给煤机变频器和送风机档板开度，改变给煤量和送风量，实现了燃烧过程多变量时滞控制。