基于子空間辨識的火電鍋爐風煙系統(tǒng)預測控制研究.pdf

1、隨著電力行業(yè)競爭日益加劇、全球能源日益短缺、環(huán)境保護要求越來越嚴格，火電機組迫切需要提高其鍋爐燃燒系統(tǒng)的運行水平，以達到節(jié)能減排的目標。本文圍繞火電鍋爐風煙系統(tǒng)先進控制策略設計展開，通過理論研究和工業(yè)過程現(xiàn)場數(shù)據(jù)分析相結(jié)合的方法，提出了火電鍋爐風煙系統(tǒng)基于子空間辨識的預測控制器設計方法。
　　 本文總結(jié)了子空間辨識方法的基本理論及算法，概括了經(jīng)典子空間辨識算法的三個主要運算步驟：首先計算特定Hankel矩陣的行空間投影；再通過對

2、投影結(jié)果進行奇異值分解，獲取系統(tǒng)的廣義能觀矩陣及狀態(tài)序列的Kalman濾波估計；最后由廣義能觀矩陣或狀態(tài)序列確定系統(tǒng)的矩陣參數(shù)。通過引入主元分析的方法可以顯著提升子空間辨識算法的性能。論文針對狀態(tài)空間模型階次的確定方法也做了深入分析和討論。
　　 預測控制技術(shù)因其優(yōu)良的性能在工業(yè)過程控制中得到了廣泛應用。在子空間辨識獲取系統(tǒng)狀態(tài)空間模型的基礎上，論文詳細給出了基于狀態(tài)空間模型預測控制器的設計方法。然后通過對比子空間辨識算法和模型

3、算法控制，分析了如何利用輸入輸出數(shù)據(jù)的Hankel矩陣，通過子空間的方法直接獲取對象脈沖響應序列矩陣，并將其用于預測控制設計的數(shù)據(jù)驅(qū)動方法。
　　 火電鍋爐風煙系統(tǒng)是燃燒系統(tǒng)的一個重要組成部分，其工作效率的高低、控制性能的好壞直接關(guān)系到鍋爐運行的經(jīng)濟性和安全性。風煙系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)鍋爐系統(tǒng)燃料量、送風量和引風量實現(xiàn)對爐膛燃燒的控制和優(yōu)化。本文詳細介紹了風煙系統(tǒng)的一次風壓控制系統(tǒng)、二次風壓控制系統(tǒng)、煙氣氧含量控制系統(tǒng)和爐膛負壓控制系統(tǒng)