技術(shù)特征：

1.一種電站鍋爐再熱蒸汽溫度的煙氣側(cè)和蒸汽側(cè)協(xié)調(diào)預(yù)測(cè)控制方法，其特征在于步驟如下：

步驟1.確定預(yù)測(cè)控制的采樣時(shí)間間隔T_s、蒸汽溫度預(yù)測(cè)時(shí)域P、煙氣側(cè)控制時(shí)域M₁和蒸汽側(cè)控制時(shí)域M₂；

步驟2.通過再熱蒸汽溫度系統(tǒng)特性試驗(yàn)，分別得到煙氣側(cè)控制和蒸汽側(cè)控制作用下鍋爐的再熱蒸汽溫度y的數(shù)學(xué)模型；

步驟3.分別基于煙氣側(cè)控制和蒸汽側(cè)控制作為調(diào)節(jié)手段，采用模型預(yù)測(cè)控制分別求解當(dāng)前采樣控制時(shí)刻t的未來M₁個(gè)時(shí)刻的煙氣側(cè)控制時(shí)域向量增量ΔU₁(t)，和當(dāng)前采樣控制時(shí)刻t的未來M₂個(gè)時(shí)刻的蒸汽側(cè)控制時(shí)域向量增量ΔU₂(t)，其中ΔU₁(t)＝[Δu₁(t),Δu₁(t+1),…,Δu₁(t+M₁-1)]，ΔU₂(t)＝[Δu₂(t),Δu₂(t+1),…,Δu₂(t+M₂-1)]，其中Δu₁(t)表示煙氣側(cè)控制增量在t時(shí)刻的值，Δu₂(t)表示蒸汽側(cè)控制增量在t時(shí)刻的值；

步驟4.分別計(jì)算煙氣側(cè)控制時(shí)域向量U₁(t)和蒸汽側(cè)控制時(shí)域向量U₂(t)，其中U₁(t)＝[u₁(t),u₁(t+1),…,u₁(t+M₁-1)]，U₂(t)＝[u₂(t),u₂(t+1),…,u₂(t+M₂-1)]，其中u₁(t)表示煙氣側(cè)控制量在t時(shí)刻的值，u₂(t)表示蒸汽側(cè)控制量在t時(shí)刻的值；

步驟5.計(jì)算煙氣側(cè)控制時(shí)域向量U₁(t)與煙氣側(cè)控制量的下限約束u_1,min之差DU₁(t)的斐波那契范數(shù)||DU₁(t)||，計(jì)算蒸汽側(cè)控制時(shí)域向量U₂(t)與蒸汽側(cè)控制量的下限約束u_2,min之差DU₂(t)的斐波那契范數(shù)||DU₂(t)||；

步驟6.根據(jù)所述斐波那契范數(shù)||DU₁(t)||和||DU₂(t)||確定當(dāng)前采樣控制時(shí)刻t的調(diào)節(jié)手段是采用煙氣側(cè)控制還是采用蒸汽側(cè)控制，并施加相應(yīng)的控制作用對(duì)再熱蒸汽溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電站鍋爐再熱蒸汽溫度的煙氣側(cè)和蒸汽側(cè)協(xié)調(diào)預(yù)測(cè)控制方法，其特征在于：所述煙氣側(cè)控制包括煙氣擋板調(diào)節(jié)、擺動(dòng)燃燒器調(diào)節(jié)和/或汽-汽換熱器調(diào)節(jié)；所述蒸汽側(cè)控制是指噴水減溫調(diào)節(jié)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電站鍋爐再熱蒸汽溫度的煙氣側(cè)和蒸汽側(cè)協(xié)調(diào)預(yù)測(cè)控制方法，其特征在于：所述步驟1中采樣時(shí)間間隔T_s，根據(jù)控制器運(yùn)算系統(tǒng)的具體情況，T_s的取值范圍為T_s＝3～10秒；所述蒸汽溫度預(yù)測(cè)時(shí)域P的取值范圍為P＝20～50；所述煙氣側(cè)控制時(shí)域M₁的取值范圍為M₁＝4～10；所述蒸汽側(cè)控制時(shí)域M₂的取值范圍為M₂＝4～10。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電站鍋爐再熱蒸汽溫度的煙氣側(cè)和蒸汽側(cè)協(xié)調(diào)預(yù)測(cè)控制方法，其特征在于：所述步驟2中再熱蒸汽溫度的數(shù)學(xué)模型，其包括煙氣側(cè)控制量u₁-再熱蒸汽溫度y的模型G₁，以及蒸汽側(cè)控制量u₂-再熱蒸汽溫度y的模型G₂，具體模型分別如下式(1)和(2)：

其中，t表示當(dāng)前采樣控制時(shí)刻；

y(t-i)表示再熱蒸汽溫度y在(t-i)時(shí)刻的值；

u₁(t-j)表示煙氣側(cè)控制量在(t-j)時(shí)刻的值；

u₂(t-j)表示蒸汽側(cè)控制量在(t-j)時(shí)刻的值；

n_a、n_b、n_c、n_d表示模型階次，其取值范圍為n_a＝n_b＝3～6、n_c＝n_d＝3～6；

a_i、b_j、c_i、d_j表示模型系數(shù)，采用最小二乘法辨識(shí)得到。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電站鍋爐再熱蒸汽溫度的煙氣側(cè)和蒸汽側(cè)協(xié)調(diào)預(yù)測(cè)控制方法，其特征在于：所述步驟3中模型預(yù)測(cè)控制基于如下目標(biāo)函數(shù)采用廣義預(yù)測(cè)控制算法進(jìn)行求解，其中求解煙氣側(cè)控制時(shí)域向量增量ΔU₁(t)的目標(biāo)函數(shù)J₁(t)如下式(3)：

其中求解蒸汽側(cè)控制時(shí)域向量增量ΔU₂(t)的目標(biāo)函數(shù)J₂(t)如下式(4)：

其中，s.t.表示約束條件；

y_r(t+i)表示未來P個(gè)時(shí)刻期望的設(shè)定值序列(i＝1,2,…,P)；

u_1,max、u_1,min分別表示煙氣側(cè)控制量的上、下限約束；

Δu_1,max表示煙氣側(cè)控制量的速率約束；

u_2,max、u_2,min分別表示蒸汽側(cè)控制量的上、下限約束；

Δu_2,max表示蒸汽側(cè)控制量的速率約束；

ΔU₁(t)＝[Δu₁(t),Δu₁(t+1),…,Δu₁(t+M₁-1)]表示當(dāng)前采樣控制時(shí)刻t求解的從當(dāng)前采樣控制時(shí)刻t起到未來(t+M₁-1)時(shí)刻止的M₁個(gè)時(shí)刻的煙氣側(cè)控制時(shí)域向量增量；

ΔU₂(t)＝[Δu₂(t),Δu₂(t+1),…,Δu₂(t+M₂-1)]表示當(dāng)前采樣控制時(shí)刻t求解的從當(dāng)前采樣控制時(shí)刻t起到未來(t+M₂-1)時(shí)刻止的M₂個(gè)時(shí)刻的蒸汽側(cè)控制時(shí)域向量增量。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電站鍋爐再熱蒸汽溫度的煙氣側(cè)和蒸汽側(cè)協(xié)調(diào)預(yù)測(cè)控制方法，其特征在于：所述步驟4中煙氣側(cè)控制時(shí)域向量U₁(t)＝[u₁(t),u₁(t+1),…,u₁(t+M₁-1)]和蒸汽側(cè)控制時(shí)域向量U₂(t)＝[u₂(t),u₂(t+1),…,u₂(t+M₂-1)]分別按下式(5)和(6)計(jì)算：

U₁(t)＝U₁(t-1)+ΔU₁(t) (5)

U₂(t)＝U₂(t-1)+ΔU₂(t) (6) 。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電站鍋爐再熱蒸汽溫度的煙氣側(cè)和蒸汽側(cè)協(xié)調(diào)預(yù)測(cè)控制方法，其特征在于：所述步驟5中煙氣側(cè)控制時(shí)域向量U₁(t)與煙氣側(cè)控制量的下限約束u_1,min之差DU₁(t)的計(jì)算公式(7)如下：

DU₁(t)＝U₁(t)-u_1,min＝[u₁(t)-u_1,min,u₁(t+1)-u_1,min,…,u₁(t+M₁-1)-u_1,min] (7)

DU₁(t)的斐波那契范數(shù)||DU₁(t)||的計(jì)算公式(8)如下：

所述步驟5中蒸汽側(cè)控制時(shí)域向量U₂(t)與蒸汽側(cè)控制量的下限約束u_2,min之差DU₂(t)的計(jì)算公式(9)如下：

DU₂(t)＝U₂(t)-u_2,min＝[u₂(t)-u_2,min,u₂(t+1)-u_2,min,…,u₂(t+M₂-1)-u_2,min] (9)

DU₂(t)的斐波那契范數(shù)||DU₂(t)||的計(jì)算公式(10)如下：

。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電站鍋爐再熱蒸汽溫度的煙氣側(cè)和蒸汽側(cè)協(xié)調(diào)預(yù)測(cè)控制方法，其特征在于：所述步驟6中根據(jù)斐波那契范數(shù)||DU₁(t)||和||DU₂(t)||確定當(dāng)前時(shí)刻t的調(diào)節(jié)手段是采用煙氣側(cè)控制還是采用蒸汽側(cè)控制，是通過如下步驟實(shí)現(xiàn)的：

當(dāng)獲得接管再熱蒸汽溫度的控制權(quán)時(shí)，首先執(zhí)行步驟s00：

s00.計(jì)算蒸汽側(cè)控制時(shí)域向量U₂(t)與蒸汽側(cè)控制量的下限約束u_2,min之差DU₂(t)的斐波那契范數(shù)||DU₂(t)||，判斷||DU₂(t)||與零的接近程度：當(dāng)||DU₂(t)||≥δ₁時(shí)，表示||DU₂(t)||沒有接近零，則表明蒸汽側(cè)控制正在進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)入步驟s21；當(dāng)||DU₂(t)||<δ₁時(shí)，表示||DU₂(t)||接近零，則表明蒸汽側(cè)的控制作用已全關(guān)，因而進(jìn)入煙氣側(cè)控制計(jì)算，進(jìn)入步驟s11；其中δ₁是用來判斷||DU₂(t)||是否接近零的閾值，其取值范圍0.0001～0.01；

s10.判斷再熱蒸汽溫度測(cè)量值與設(shè)定值之間的誤差E與零的接近程度：當(dāng)|E|<δ_e時(shí)，表示E接近零，則表明煙氣側(cè)和蒸汽側(cè)均無需調(diào)節(jié)，再熱蒸汽溫度即可良好的維持在設(shè)定值，回到步驟s25；當(dāng)|E|≥δ_e時(shí)，表示E沒有接近零，則表明在蒸汽側(cè)控制的過程中，由于系統(tǒng)運(yùn)行情況的變化，需要關(guān)閉蒸汽側(cè)控制作用，而讓煙氣側(cè)控制作用加入，進(jìn)入步驟s11；其中δ_e是用來判斷誤差E的絕對(duì)值|E|是否接近零的閾值，其取值范圍0.01～0.5；

s11.基于煙氣側(cè)控制時(shí)域向量增量ΔU₁(t)的目標(biāo)函數(shù)J₁(t)求解ΔU₁(t)，然后進(jìn)入步驟s12，求解ΔU₁(t)見下式(3)：

其中，s.t.表示約束條件；

y_r(t+i)表示未來P個(gè)時(shí)刻期望的設(shè)定值序列(i＝1,2,…,P)；

u_1,max、u_1,min分別表示煙氣側(cè)控制量的上、下限約束；

Δu_1,max表示煙氣側(cè)控制量的速率約束；

ΔU₁(t)＝[Δu₁(t),Δu₁(t+1),…,Δu₁(t+M₁-1)]表示當(dāng)前采樣控制時(shí)刻t求解的從當(dāng)前采樣控制時(shí)刻t起到未來(t+M₁-1)時(shí)刻止的M₁個(gè)時(shí)刻的煙氣側(cè)控制時(shí)域向量增量；

s12.根據(jù)煙氣側(cè)控制時(shí)域向量U₁(t)＝[u₁(t),u₁(t+1),…,u₁(t+M₁-1)]和U₁(t)＝U₁(t-1)+ΔU₁(t)計(jì)算U₁(t)，然后進(jìn)入步驟s13；

s13.根據(jù)如下公式(7)計(jì)算煙氣側(cè)控制時(shí)域向量U₁(t)與煙氣側(cè)控制量的下限約束u_1,min之差DU₁(t)：

DU₁(t)＝U₁(t)-u_1,min＝[u₁(t)-u_1,min,u₁(t+1)-u_1,min,…,u₁(t+M₁-1)-u_1,min] (7)

再根據(jù)如下公式(8)計(jì)算DU₁(t)的斐波那契范數(shù)||DU₁(t)||：

然后進(jìn)入步驟s14；

s14.判斷斐波那契范數(shù)||DU₁(t)||與零的接近程度：當(dāng)||DU₁(t)||<δ₁時(shí)，表示||DU₁(t)||接近零，進(jìn)入步驟s20；當(dāng)||DU₁(t)||≥δ₁時(shí)，表示||DU₁(t)||沒有接近零，則表明煙氣側(cè)控制正在作用，進(jìn)入步驟s15；其中δ₁是用來判斷||DU₁(t)||是否接近零的閾值，其取值范圍0.0001～0.01；

s15.置u₂(t)＝u_2,min確保蒸汽側(cè)不參與控制，進(jìn)入步驟s30；

s20.判斷再熱蒸汽溫度測(cè)量值與設(shè)定值之間的誤差E與零的接近程度：當(dāng)|E|<δ_e時(shí)，表示|E|接近零，則表明煙氣側(cè)和蒸汽側(cè)均無需調(diào)節(jié)，再熱蒸汽溫度即可良好的維持在設(shè)定值，進(jìn)入步驟s15；當(dāng)|E|≥δ_e時(shí)，表示|E|沒有接近零，則表明在煙氣側(cè)控制的過程中，由于系統(tǒng)運(yùn)行情況的變化，需要關(guān)閉煙氣側(cè)控制作用，而讓蒸汽側(cè)控制作用加入，進(jìn)入步驟s21；

s21.基于蒸汽側(cè)控制時(shí)域向量增量ΔU₂(t)的目標(biāo)函數(shù)J₂(t)，求解ΔU₂(t)，進(jìn)入步驟s22；求解ΔU₂(t)見下式(4)：

其中，s.t.表示約束條件；

y_r(t+i)表示未來P個(gè)時(shí)刻期望的設(shè)定值序列(i＝1,2,…,P)；

u_2,max、u_2,min分別表示蒸汽側(cè)控制量的上、下限約束；

Δu_2,max表示蒸汽側(cè)控制量的速率約束；

ΔU₂(t)＝[Δu₂(t),Δu₂(t+1),…,Δu₂(t+M₂-1)]表示當(dāng)前采樣控制時(shí)刻t求解的從當(dāng)前采樣控制時(shí)刻t起到未來(t+M₂-1)時(shí)刻止的M₂個(gè)時(shí)刻的蒸汽側(cè)控制時(shí)域向量增量；

s22.根據(jù)蒸汽側(cè)控制時(shí)域向量U₂(t)＝[u₂(t),u₂(t+1),…,u₂(t+M₂-1)]和U₂(t)＝U₂(t-1)+ΔU₂(t)計(jì)算U₂(t)，進(jìn)入步驟s23；

s23.根據(jù)如下公式(9)計(jì)算蒸汽側(cè)控制時(shí)域向量U₂(t)與蒸汽側(cè)控制量的下限約束u_2,min之差DU₂(t)：

DU₂(t)＝U₂(t)-u_2,min＝[u₂(t)-u_2,min,u₂(t+1)-u_2,min,…,u₂(t+M₂-1)-u_2,min] (9)

再根據(jù)如下公式(10)計(jì)算DU₂(t)的斐波那契范數(shù)||DU₂(t)||：

進(jìn)入步驟s24；

s24.判斷||DU₂(t)||與零的接近程度：當(dāng)||DU₂(t)||<δ₂時(shí)，表示||DU₂(t)||接近零，則進(jìn)入步驟s10；當(dāng)||DU₂(t)||≥δ₂時(shí)，表示||DU₂(t)||沒有接近零，則表明蒸汽側(cè)控制正在作用，進(jìn)入步驟s25；其中δ₂是用來判斷||DU₂(t)||是否接近零的閾值，取值范圍0.0001～0.01；

s25.置u₁(t)＝u_1,min確保煙氣側(cè)不參與控制，進(jìn)入步驟s30；

s30.輸出u₁(t)、u₂(t)到現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。