第34卷第3期南昌大學(xué)學(xué)報(理科版)Vol 34 No. 32010年6月Journal of Nanchang University( Natural ScienceJun.2010文章編號:1006-0464(2010)03-0302-05NG氣化儲配站自控系統(tǒng)龍偉,許海東,王強(qiáng),陶凌(南昌大學(xué)信息工程學(xué)院,江西南昌330031)摘要:為解決城市供氣不均衡的矛盾,創(chuàng)新的提出了通過LNG儲罐自增壓法對LNG氣化儲配站出口壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)的方案。同時針對LNC氣化儲配站出口壓力控制具有大容器大滯后時變易受隨機(jī)因素干擾等特點(diǎn),采用先進(jìn)的隱式廣義預(yù)測自校正算法對LNG出口壓力進(jìn)行控制通過仿真,表現(xiàn)出良好的跟蹤性能并在實(shí)際運(yùn)行中也取得了滿意的控制效果。關(guān)鍵詞:LNG氣化儲配站;隱式廣義預(yù)測自校正算法;NG調(diào)峰中圖分類號:TP27/3文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A隨著LNG供氣技術(shù)的推廣應(yīng)用,國內(nèi)一大批預(yù)測控制方法在LNG控制系統(tǒng)中的窺用是非常不LNG氣化站(主要是中小型LNG氣化站)迅速建利的。本文介紹一種直接辨識控制律參數(shù)的隱式廣立,這些LNC氣化站有的用于單獨(dú)供氣,有的用作義預(yù)測自適應(yīng)控制算法,它利用GPC與DMC控制調(diào)峰,有的作為備用氣源。但隨著“西氣東輸”工程律的等價性推求最優(yōu)控制律的參數(shù)。這種算法不的建成和天然氣管網(wǎng)的延伸,出現(xiàn)了一些需要解決需要估計(jì)被控對象參數(shù),只是根據(jù)輸入/輸出數(shù)據(jù)直的問題,比如有部分LNG氣化站面臨如何與天然氣接辨識求取最優(yōu)控制規(guī)律中的參數(shù),省掉了求Dio管網(wǎng)銜接的問題,也有部分LNG氣化站因?yàn)殡S著用 phantine方程所要求的遞推求解和矩陣的求逆計(jì)戶用氣需求量的增加需要調(diào)節(jié)管口輸出壓力-21。算因此將大大減少所需的在線計(jì)算量,這有利于廣以上兩種情況歸結(jié)為一條,就是如何解決LNG供氣義預(yù)測控制方法在LNG出口壓力控制系統(tǒng)中的應(yīng)站外輸出口壓力的調(diào)節(jié)問題。它已成為擺在燃?xì)夤び?4作者面前的一個新課題。2隱式廣義預(yù)測自校正控制算法1自增壓調(diào)峰方式的提出2.1控制律的推導(dǎo)針對上述情況,本文提出將LNG儲罐自增壓調(diào)設(shè)被控對象用 CARIMA模型表述為:節(jié)方法直接應(yīng)用到LNG出口壓力的調(diào)峰上,即應(yīng)用A(q-)y(x)=B(q1)u(t-1)+,c(q)(t)LNG儲罐自增壓法對LNG出口壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。用儲罐自增壓方式進(jìn)行LNG出口壓力調(diào)節(jié)的控制形式為:以LNG儲配站出口處管道為被控對象,LNG其中,q是后移算子,表示后退一個采樣周期出口壓力為被控量,運(yùn)用控制算法產(chǎn)生LNG出口壓的相應(yīng)量4=1-q為差分算子;()是一個不相力的控制量,作用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)LNG儲罐自增壓調(diào)節(jié)關(guān)的隨機(jī)序列,表示隨機(jī)噪聲的影響A(q"),閥,達(dá)到控制LNG出口壓力的目的。B(q)和C(q)為后移算子的多項(xiàng)式。為了突出廣義預(yù)測控制作為一種新型的遠(yuǎn)程預(yù)測控制方方法原理,這里假設(shè)C(q”)法集多種算法的優(yōu)點(diǎn)為一體,具有較好的性能受為了利用模型式(1)導(dǎo)出j步之后的輸出y(t+到人們的重視。廣義預(yù)測控制基本算法是先辨識對)的預(yù)測值首先考慮下述丟番圖( Diophantine))方象模型參數(shù),然后利用 Diophantine方程作中間運(yùn)程(恒等式)算最后得到控制律參數(shù)由于要做多步預(yù)測,就必V凵中國煤化工q)須多次求解 Diophantine 7程因要經(jīng)過繁瑣的中間式中CNMHG e,19+運(yùn)算故計(jì)算工作量較大占線時間太長。這對廣義·19,Fq)=J。+廠1q”+…+fq。收稿日期:2009-12-11作者簡介:龍偉(1952-),男教授第3期龍偉等:LNG氣化儲配站自控系統(tǒng)303在式(1)兩端乘以EAq以后,可與式(2)得出y=c△U+r(8)(t+j)時刻的輸出量為:式中,y(t +j)=E BAu(t+j-1)+Fy(u)+ES(t+=[y(t+1)…y(t+M2)]注意到E、F的形式,由于在t時刻未來的噪聲△U=[△a(t)…da(t+N2-1)]東(t+i)(i=1,2,…j)都是未知的,所有對y(t+j)∫=[f(t+1)…f(t+N2)]r最合適的預(yù)測值可由下式得到y(tǒng), (t+j)=GAu(t+j-1)+Fy((4)其中,記G=EB,這樣,根據(jù)已知的輸人輸出信息,及未來的輸入值,就可以預(yù)測對裝置未來的輸8N2-1…gx出,式(4)就是GPC的預(yù)測模型。令W=[w(t+1),…,m(t+M2)],則式(5)可在GPC中,t時刻的優(yōu)化性能指標(biāo)具有以下形表示為式J=(Y-W)r(Y-W)+A△U△UminJ(t)=EI ly(t+j)-w(t+j)]+用Y的最優(yōu)控制Y代替Y,即將(8)代入(9),并式中,E為數(shù)學(xué)期望為裝置給的會、()0,得性能指標(biāo)式(5)最優(yōu)的解為λ(j)[Au(t+j-1)]2△U=(GG+A)G(W-(10)望值N1和N2分別為優(yōu)化時域的始值和終值,為了簡化記即最優(yōu)控制量則可由下式給出u(r)=u(t-1)+g(W-n(11)號,在以下的討論中將假設(shè)M=1;N4為控制時域△a(t)=g(W-f在N步后控制量不再變化,A(j)是控制加權(quán)系數(shù)式中,g是矩陣(GG+A)G的第一行。為簡化,一般可假設(shè)其為常數(shù)A。22矩陣G和向量的求取假定設(shè)定值或參考序列w(t+j(=1,2,…)分析式(7)可知,矩陣G中所有元素都在最后是已知的,對于大多數(shù)工業(yè)生產(chǎn)過程的恒值控制一行中出現(xiàn)因此對式(7)最后一行的方程進(jìn)行辨u(t+j),一般設(shè)定為常值認(rèn)。為了使當(dāng)前時刻的輸識,即可求得矩陣G。同時根據(jù)GPC與DMC控制規(guī)出y(k)盡可能平穩(wěn)地達(dá)到設(shè)定值w,通常選用濾波律的等價性,GPC中的∫向量等于DMC中的y向方程。量,通過求y的方法,即可求得向量f在G和∫求得u(k+j)=am(k+j-1)+(1-a)m,(6)后,可利用式(11)計(jì)算最優(yōu)控制量?？偨Y(jié)隱式廣義預(yù)測自校正控制算法實(shí)現(xiàn)的步驟j=1,2,…,N2式中0