动态矩阵控制在工业锅炉燃烧系统的应用汽油泵

动态矩阵控制在工业锅炉燃烧系统的应用

动态矩阵控制在工业锅炉燃烧系统的应用 2011： 哈尔滨理工大学 计算机与控制学院 高明全 易维新华油实业开发总公司 市场开发二部 董书怀1引言 动态矩阵算法是基于非参数模型的一种很有代表性的预测控制算法。由于其算法简单易行，控制效果好，且对模型精度要求不高及鲁棒性较强等特点，受到工业界的广泛关注，并获得成功的应用。但一般的动态矩阵控制算法，由于采用阶次较高的卷积性质的预测模型，计算时间较长，需采用较长的采样周期Ts，因而不能直接应用于动态过程较快的快速被控对象中。要使其采样周期满足香农定理，就不得不对计算机提出更高的要求，在目前的条件下就限制了动态矩阵算法及其他基于非参数模型的预测控制算法在快速动态过程中的应用。也就是说在这些场合，算法的实时计算量与普通微机的计算速度不相适应。为提高动态矩阵算法的实用性，仍保留它所具有的特点，就需要对一般的动态矩阵控制算法作些简化，本文介绍了采用简化后的补偿动态矩阵控制算法。其特点是在被控参数出现偏差后调节器发出控制命令，以补偿扰动对补控参数的影响，最后消除（或基本消除）偏差。若扰动已经发生，而被控参数尚未发生变化，则调节器不产生校正作用。所以，反馈总是滞后于扰动，是一种不及时的控制，会造成调节过程的动态偏差。为了解决上述问题，提出了一种直接根据造成偏差的原因（扰动）进行控制的一种新方法，即当扰动一出现时，调节器即根据扰动的性质和大小进行控制，以补偿扰动的影响，使被控参数不变或基本不变。这种直接根据造成被控参数偏差的原因进行的控制，称为前馈控制或扰动补偿。2工业锅炉燃烧系统的多变量动态矩阵算法 工业锅炉的燃烧过程可以合理简化为一个双输入双输出的多变量系统，工业锅炉燃烧过程自动控制有三个主要任务：一、控制、稳定蒸汽母管的压力恒定；二、保持最佳空燃比以保证燃烧过程的经济运行；三、维持炉膛负压在一定范围内。燃烧过程的这三个控制任务是相互关联不可分割的。因而燃烧过程系统是一个多变量耦合系统，一般有三个被控参数，即主蒸汽压力、最佳含氧量和炉膛负压。控制回路应为三个控制回路：调节燃烧量、送风量和引风量。然而由于实际上炉膛负压与主蒸汽压力、最佳含氧量之间的影响最小，因此本文将热负荷子系统和燃烧子系统作为控制的双输入双输出系统，在两个通道间存在有相互耦合作用，在设计时为了减少计算机在线或离线的计算量，消除通道间的相互耦合作用影响，需要采用动态补偿原理，并用动态矩阵控制算法来设计控制器。双输入双输出预测前馈补偿的控制系统框图1所示。 图1种，A11，A12，A21，A22分别代表被控对象主通道及耦合通道模型，给出预测被偿环节的形式：式中所用符号意义和形式同前，只是下标不同而已，例如下标“21”表示是通道1（图中上部）对通道2（图中下部）的耦合作用。 为了消除通道2对通道1的影响，可把yp12(k+1)从通道中补偿掉，则通道1可按无耦合来设计。通道2可做类似处理。下面针对通道1给出补偿后的最优控制律： 从式（3-a）及（3-b）中可以看出Δu１(k)和Δu2(k)是互相包含的即使已求得第一个控制增量Δu１(k)和Δu2(k)，其它的控制增量Δu１(k+1)…Δu１(k+M-1)、Δu2(k+1)…Δu2(k+M-1)要联立求解2M-2个线性方程才能求得。这样计算量大，而且求解十分困难，为此，有必要找出一种简便有效的方法，既可避免求解该方程组，又能实现多步预测和多步控制的目的。 这样，式（4-a）和（4-b）就是含有Δu１(k)、Δu2(k)两个未知的待求控制增量，联立求解可得到他们的显示表示，这样

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