第34卷第3期南昌大學學報(理科版)Vol.34 No.32010年6月Jourmal of Nanchang University( Natural Science)Jun. 2010文章編號:1006 -0464(2010)03 -0302 -05LNG氣化儲配站自控系統(tǒng)龍偉,許海東,王強,陶凌(南昌大學信息工程學院,江西南昌1330031)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行調節(jié)的方案。同時,針對LNG氣化儲配站出口壓力控制具有大容器大滯后、時變、易受隨機內素千擾等特點,采用先進的隱式廣義預測自校正算法對LNG出口壓力進行控制,通過仿真.表現(xiàn)出良好的跟蹤性能,并在實際運行中也取得了滿意的控制效果。關鍵詞:LNG氣化儲配站;隱式廣義預測自校正算法;LNG調峰中圖分類號:TP27/3文獻標志碼:A隨著LNG供氣技術的推廣應用,國內一大批預測控制方法在LNG控制系統(tǒng)中的應用是非常不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LNG氣化站有的用于單獨供氣,有的用作義預測自適應控制算法，它利用GPC與DMC控制調峰,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的延伸，出現(xiàn)了一些需要解決需要估計被控對象參數(shù),只是根據輸人/輸出數(shù)據直的問題，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-管網銜接的問題,也有部分LNG氣化站因為隨著用phantine方程所要求的遞推求解和矩陣的求逆計戶用氣需求量的增加,需要調節(jié)管口輸出壓力1-2]。算,因此將大大減少所需的在線計算量,這有利于廣以上兩種情況歸結為一條，就是如何解決LNG供氣義預測控制方法在LNG出口壓力控制系統(tǒng)中的應站外輸出口壓力的調節(jié)問題。它已成為擺在燃氣工用“-4)。作者面前的-一個新課題。2隱式廣義預測 自校正控制算法1自增壓調峰方式的提出2.1控制律的推導針對上述情況,本文提出將LNG儲罐自增壓調設被控對象用CARIMA模型表述為:節(jié)方法直接應用到LNG出口壓力的調峰上,即應用A(q~")y(t) =B(q~)u(t-1) +-C(q~")5(t)LNG儲罐自增壓法對LNG出口壓力進行調節(jié)。用儲罐自增壓方式進行LNG出口壓力調節(jié)的控制形(1)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,運用控制算法產生LNC出口壓的相應量;0 =1-q*為差分算子;(t)是一個不相力的控制量,作用于執(zhí)行機構LNG儲罐自增壓調節(jié)關的隨機序列，表示隨機噪聲的影響。A(q"),閥,達到控制LNG出口壓力的目的。B(q")和C(q~)為后移算子的多項式。為了突出廣義預測控制作為一種新型的遠程預測控制方方法原理,這里假設C(q~) = 1。法,集多種算法的優(yōu)點為- -體,具有較好的性能，受為了利用模型式(1)導出j步之后的輸出y(t+到人們的重視。廣義預測控制基本算法是先辨識對j)的預測值,首先考慮下述丟番圖( Diophantine)方象模型參數(shù),然后利用Diophantine方程作中間運程(恒等式)算,最后得到控制律參數(shù),由于要做多步預測,就必1 = E(q")A(q~)O +qTF(q")(2)須多次求解Diophantine方程,因要經過繁瑣的中間式中E、F為E(q~) =e,o+e.9*+...+運算,故計算工作量較大,占線時間太長。這對廣義w-~-),F(q") =f.o+f;19~ +..+..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)在式(1)兩端乘以E,Ad以后,可與式(2)得出Y= CAU +f(8)(t+j)時刻的輸出量為:式中，y(I+j) = E,BAu(+j-1) +F:y(1) +E(1+j)注意到E,、F,的形式,由于在:時刻術來的噪聲QU= [()-*Qu(1+N2-1)]"5(t+i)(i=1,2,.)都是未知的,所有對y(1+j)f= [(t+ )--( +N2)]'最合適的預測值可由下式得到「B101Y,(t+j) =C,Au(1+j-1) +Fy(t) (4)G=|B2B1其中,記G = E,B,這樣,根據已知的輸入輸出Lgw By-1 ”Ba信息,及未來的輸入值，就可以預測對裝置未來的輸出,式(4)就是GPC的預測模型。令w= [+(+),-.,x(1+N,)]",則式(5)可在GPC中,時刻的優(yōu)化性能指標具有以下形表示為: .J=(Y-w)"(Y-W) + \sU"SU(9)minJ(1)= ElE[r(+j) -w(1+i)]2 +用Y的最優(yōu)控制Y代替Y,即將(8)代入(9),并令al = 0,可得性能指標式(5)最優(yōu)的解為aU2入()[Su(t+j-1)]'|AU= (G"G+λ1)~"C"(W-J)(10)式中,E為數(shù)學期望;0為裝置輸出的期望值;即最優(yōu)控制量則可由下式給出N,和N2分別為優(yōu)化時域的始值和終值,為了簡化記u(t) =u(1-1) +g'(W-J)(I1)號,在以下的討論中將假設N = 1;N.為控制時城，Su(t) =g'(W -0)(12)在N.步后控制量不再變化.入()是控制加權系數(shù)，式中.g是矩陣(C"G+A1)"C"的第一行。為簡化,- -般可假設其為常數(shù)入。2.2矩陣 G和向量的求取(5)假定設定值或參考序列w0(1+j)(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)生產過程的恒值控制!- -行中出現(xiàn)，因此對式(7)最后一-行的方程進行辨w(1+j),一般設定為常值u。為了使當前時刻的輸識,即可求得矩陣C。同時根據GPC與DMC控制規(guī)出y(k)盡可能平穩(wěn)地達到設定值w,通常選用濾波律的等價性,GPC中的f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f求得pw(k) = y(k)后,可利用式(11)計算最優(yōu)控制量。(w(k+j) =axo(k+j-1)+(1 -a)w, (6)總結隱式廣義預測自校正控制算法實現(xiàn)的步驟式中0