磨煤机负荷控制系统模型算法控制的实现

式中： Ｙ （ ｋ＋ｉ ）为单步 预测模 型 输 出值 ； （ ｋ＋ 一 １ ）为单 步模 型预测 算 法控 制 器 的输 出值 ； ｐ为 多 步 输 出预测 时域长 度 ； ｍ 为控制 时域 长度 ； 为脉 冲响
应序 列 ； 为采 样时 间 。
煤种、 煤 质及 钢球磨 损 等原 因 ， 磨煤 机 的工况 特性 复 杂， 对象 时变 性 强 。负荷 控 制 对 象模 型 的获 取 方 法 很多 ， 如进 出 口差 压 法 、 轴 振法 等 Ｊ ， 本 文 选 取 系 统
模 型输 出误 差经 反 馈 校正 后 与 参 考轨 迹 相 比较 ， 应 用二 次性 能指标 进 行 滚动 优 化 ， 计 算 当前 时 刻 应加
量 的控 制 ， 常 规 比例 一积 分 一微 分 （ Ｐ Ｉ Ｄ） 控 制 器很
难 达 到理想 的控制 效果 。 针 对磨 煤 机 负 荷控 制 问题 ， 国 内外 学者 提 出 了 许 多 改 进 方 法 。本 文 旨 在 提 出 模 型 算 法 控 制 （ ＭＡ Ｃ ） 方案 ， 解 决磨 煤机 负荷控 制 问题 。Ｍ Ａ Ｃ和其 他 预 测控制 思想 基本 一致 ， 主要 采用 多步预 测 、 滚 动 优 化 和反馈 校 正等控 制策 略 。滚 动优 化 的控 制特 点
０ 引言
在 我 国火 电厂制 粉 系统 中 ， 磨 煤 机是 最 重要 的
广 义被控 对 象的数 学模 型为
）＝ ｅ 一， （ １ ）
磨煤 设备 ， 但 大多 数磨 煤 机 在 运行 中缺 少 高 可靠 性
和 准确性 的控 制方 法 。磨 Байду номын сангаас机 系统 是典 型 的多输入 多 输 出的耦合 系统 ， 为 简化控 制 的复杂性 ， 可将 负荷 对 象分 离 出来 ， 得 到一 个 相 对 独 立 的单 变 量 负 荷控 制 系统 。负 荷 控 制 系统 主 要 是 针 对 磨 煤 机 存 煤
式中： Ｗ（ ｓ ）为给煤 量 一差压 信号通 道 的传 递 函数 ； ｋ为 比例 系数 ； ｔ 为延 迟 时间 ； ｒ为 时间常数 Ｊ 。
２ 模型算法控 制
模 型 算 法控 制 为 预测 控制 算 法 的一 种 ， 采 用基 于脉 冲响 应 的非参 数模 型 ， 利用过 去 的输 入 、 输 出信 息 以及未来 的输 入信 息 ， 预 测系统 未来 的输 出状态 。
行中。
关键词 ： 磨煤机 ； 负荷对象 ； 预测控制 ； 模型算法控制 ； 比例 一 积分 一 微分控制 中图分类号 ： Ｔ Ｋ ２ ２ ３ ． ２ ５ ： Ｔ Ｋ ３ ９ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ４—１ ９ ５ １ （ ２ ０ １ ３ ） １ １ — ０ ０ ２ ２—０ ４
于 系统 的 控 制 作 用 ， 完成控 制循环＿ ５ Ｊ 。预 测 模 型 、
反馈 校 正 、 滚动优化为 Ｍ Ａ Ｃ 的核 心 内容 。 图 １为
ＭＡ Ｃ系统 原理 图 。
使 得 ＭＡ Ｃ在 控制 效果 上 占有 独 特优 势 。滚 动 优 化
不是 用一个 对全 局相 同 的优化性 能指 标来衡 量控 制
（ 华北 电力 大学 ， 河北 保定 ０ ７ １ ０ ０ ０ ）
摘
要： 磨 煤 机 负 荷 控 制 对象 是 典 型 的 非 线 性 、 大 滞 后 及 时 变 性 的控 制 对 象 ， 采 用 常 规 的控 制 方 法 难 以 获 得 较 好 的控 制
效果 。基 于预测控制在解决复杂难控对象方面 的优势 ， 提 出模 型算法控制方案 ， 用以解决磨煤机负荷控制问题 。仿真效
效果 ， 而是 不 同时刻采 用 不 同的优化性 能 指标 ， 即优
化反 复在 线 进 行 ， 因此， 控 制 效 果 比传 统 控 制 方
法有 很大 的提 升 。
图１ ＭＡ Ｃ 系统 原 理 图
一
１ 磨煤机负荷控制对象分析
磨 煤机 的负 荷控 制 系 统是 典 型 的大 时滞 系统 ，
・ ２ ３・
来 行 为 的控制 量所 产生 的预 测模 型输 出部 分 。采用
预测模 型 输 出误差 对 预 测 模 型输 出进 行 修 正 ， 多步
预测 输 出用公 式为 ｙ ｌ ｍ （ ｋ＋１ ） ＝Ｇｌ Ｕ（ ｋ ）＋Ｇ２ Ｕ（ ｋ一１ ）＋
因此 ， 系统控 制部 分不 能 及 时 得 到控 制 作 用 的反 馈
般对 象 的脉冲 响应预 测模 型为
Ｐ
Ｙ （ ｋ ＋ ｉ ）＝∑ ｇ ｉ “ （ ｋ ＋ ｉ 一１ ），
ｉ＝１
（ ２ ）
信 息 。大时滞 的存 在 使 得 系 统超 调 增 大 、 稳 定性 变 差、 调节 时 问变长 ， 严 重 影 响 系统 的控 制 品质 ； 由于
果表 明 ， 当模型参数变化 、 内部 扰 动 及 设 定 值 扰 动 时 ， 模 型算 法 控 制 在 稳 定 性 、 鲁棒性 、 抗 干 扰 性 上 均 优 于 常 规 的 比例 一
积分 一 微分控制 。最后 ， 在仿 真基 础上 提出可用 于实 际工程 的算法控制设计方案 ， 条件具备 时可将其应用到 电厂实际运
第３ ５卷 第 ｌ １ 期
２ ０ １ ３年 １ １月
华 电 技 术
Ｈｕ ａ ｄ ｉ ａ ｎ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
Ｖｏ １ ． ３ ５ Ｎｏ ． １ １
ＮＯ Ｖ ． ２ ０１ ３
磨 煤 机 负荷 控 制 系统 模 型 算 法控 制 的 实现
刘梓 媛 ， 马 平
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３—０ ６— ０ ７
方案 采 用 多步 预测 模 型 ， 多 步 预测 模 型输 出包
括 ２部分 ： 过去 已知 的控 制量 所 产 生 的 预测 模 型 输 出部 分 ； 由现在 和 未来 将施 加 于 系统并 影 响 系统 未
第１ １ 期
刘梓媛 ， 等： 磨 煤机 负荷控 制 系统模 型 算 法控 制 的 实现 ３ ． １ ＭＡ Ｃ控制 器参 数分 析