基于模型预测(MPC)辐射能信号机组负荷控制研究

摘要

电站锅炉燃烧系统是一个非线性、时变、强耦合的系统，很难用一个特定模型精确描述；而传统的火电机组采用 PID控制器组成的反馈控制，它对机组模型精度有较高的要求。因此，寻找更好的燃烧优化控制方法是当前火电机组控制的关键。
　　本文结合炉膛辐射能信号的快速性与模型预测控制方法的全局性，提出了一种将模型预测控制方法应用到电厂机组负荷控制系统中的控制构想。针对某电厂300MW机组10号锅炉的构造特点，通过布置在炉膛内部的火焰探测器获取火焰图像，利用数字图像处理技术获取炉膛辐射能信号。并且对镜头结焦、积灰等问题的处理，采用一段时间内的历史数据对当前辐射能信号进行动态补偿和修正，结合经验选择适宜的阀值进行信号筛选，提高辐射能信号精度。
　　以实际工况运行数据为基础，将运行负荷分为高(90%)、中(75%)、低(60%)三个负荷级别，利用分段辨识建模的方法，得到不同负荷下辐射能信号与机组主要运行参数之间的动态关系，并对结果进行稳定性及通用性分析，结果表明了模型的可靠性。
　　将模型预测控制方法引入到发电厂机组负荷控制系统中，建立以辐射能信号为输入信号，以机组功率为输出信号的单目标预测控制模型。通过单位阶跃响应曲线验证了系统的稳定性，以模型的输出信号与原系统输出信号做比较，验证系统的可靠性。通过实际工况的数据验证及变工况条件检验系统的实用性，仿真结果都证明了将模型预测控制引入到辐射能燃烧优化控制中有良好的效果。

目录

声明

1 绪 论

1.1课题背景

1.2相关领域的研究现状

1.3本文主要工作

2 辐射能信号计算

2.1辐射能信号提取对象

2.2炉膛辐射能信号提取

2.3本章小结

3 系统辨识建模

3.1数据预处理

3.2热工系统辨识建模简介

3.3基于辐射能信号的模型辨识

3.4本章小结

4 锅炉模型预测控制研究及MATLAB实现

4.1模型预测控制基本原理

4.2模型预测控制器设置及系统仿真

4.3基于MPC的优化控制仿真研究

4.4本章小结

5 总结与展望

5.1 全文总结

5.2今后工作展望

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间科研成果