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申请/专利权人：山东南山铝业股份有限公司

摘要：本发明属于工业自动化控制技术领域，具体公开一种火力发电厂SCR脱硝喷氨控制方法。用于解决SCR脱硝喷氨控制系统的非线性和大迟滞问题。本发明应用于SCR脱硝喷氨控制系统，该系统包括串级控制器和氨气流量智能前馈控制器，串级控制器中GPC主回路控制器和副回路控制器均采用PID控制方案，脱硝系统存在的大迟滞问题采用Smith预估器方案解决。SCR脱硝喷氨控制系统采用状态观测器，状态观测器包括待设计的状态反馈增益矩阵和输出反馈增益矩阵。氨气流量智能前馈控制器的输出信号施加于GPC主回路控制器和副回路控制器之间。本发明有利于提高发电机组的自动投运效率和喷氨控制品质。

主权项：1.一种火力发电厂SCR脱硝喷氨控制方法，其特征在于，应用于SCR脱硝喷氨控制系统，所述SCR脱硝喷氨控制系统包括串级控制器和氨气流量智能前馈控制器，所述串级控制器中内单位负反馈控制回路的前向通路由副回路控制器和喷氨系统组成，所述串级控制器中外单位负反馈控制回路由内单位负反馈控制回路加GPC主回路控制器和脱硝系统组成；所述GPC主回路控制器和副回路控制器均采用PID控制方案，所述脱硝系统存在的大迟滞问题采用Smith预估器方案解决；所述SCR脱硝喷氨控制系统采用状态观测器代替SCR脱硝喷氨控制系统的状态数据，所述状态观测器包括待设计的状态反馈增益矩阵和输出反馈增益矩阵；所述氨气流量智能前馈控制器的输出信号施加于GPC主回路控制器和副回路控制器之间，用于识别和计算发电机组的工况参数，所述工况参数包括负荷、总煤量和总风量，所述氨气流量智能前馈控制器的输出信号包括经过参数辨识与整定的SCR入口、SCR出口和烟囱入口处的NOx浓度、N2流量和设备仪表故障信息；状态反馈增益矩阵由以下算法确定：首先，列出SCR脱硝喷氨控制系统状态方程及状态反馈控制规律，，，，式中，表示状态变量，为的一阶导数，表示输出，表示输入，为状态矩阵，为偏差，为输入矩阵，为输出矩阵；若根据秩判据或PBH秩判据判断出SCR脱硝喷氨控制系统可控，按设定的企业生产需求的目标要求配置系统闭环极点，求出希望多项式：，表示第个系统闭环极点，表示系统闭环极点的个数，接着计算状态观测器的控制系统的特征多项式：，式中，是将一个行列式计算出来的意思，为单位阵，为拉普拉斯变换的自变量，比较和，使二者的系数相等，从而确定状态反馈增益矩阵；输出反馈增益矩阵的计算方法如下：若SCR脱硝喷氨控制系统可观测，按设定的企业生产需求的目标要求配置系统闭环极点，求出希望多项式：，接着计算状态观测器的控制系统的特征多项式：，比较和，使二者的系数相等，从而确定输出反馈增益矩阵；GPC主回路控制器的传递函数为，采用适合工程应用的增量型阶梯GPC算法，在广义最小方差自校正控制基础上，吸纳预测控制中多步预测的优化策略，同时，引入阶梯因子避免矩阵求逆，从而解决在自校正控制中在线求解困难问题和当矩阵不可逆时引起的非预期的数值病态问题；假设对象的受控自回归滑动平均CARMA模型由以下离散差分方程描述：，式中，表示在时间序列上第个采样值，和分别表示对象的输入和输出序列，为零均值白噪声，表示离散差分方程的自变量，表示后移一项的算子，表示后移项的算子，、和分别为以下形式的后移算子的多项式：，，，式中，、和分别表示各多项式的项的系数，表示后移两项的算子，表示后移项的算子，表示后移项的算子，表示后移项的算子，表示的第项的系数，表示的第项的系数，表示的第项的系数；首先设，并假定设定值或参考序列，；GPC优化采用以下性能目标函数：，式中，表示性能目标函数，为由直到时刻的输入输出数据获得的对象输出第步超前最优预测值，和分别为最小预测时域和最大预测时域，表示输入的增量，为控制时域，和分别为输出预测偏差和控制增量加权序列，表示系统输出未来的参考轨迹，是设定值经过在线柔化的产物；令，，，则，，设定可调参数，令，式中，表示输入量矩阵，表示输出量矩阵，表示初始输出量矩阵，和均表示参数向量，表示参数的个数，表示第个参数，为的矩阵向量形式。

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