JPS58140809A - 発電プラント適応最適制御システム - Google Patents

発電プラント適応最適制御システム

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Publication number
JPS58140809A
JPS58140809A JP2263482A JP2263482A JPS58140809A JP S58140809 A JPS58140809 A JP S58140809A JP 2263482 A JP2263482 A JP 2263482A JP 2263482 A JP2263482 A JP 2263482A JP S58140809 A JPS58140809 A JP S58140809A
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JP
Japan
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power plant
load
load command
control
control system
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Pending
Application number
JP2263482A
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English (en)
Inventor
Masahide Nomura
野村 政英
Yoshio Sato
佐藤 美雄
Tadayoshi Saito
斉藤 忠良
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPS58140809A publication Critical patent/JPS58140809A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/04Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、火力プラント最適制御システムに係り、特に
、負荷デマンドに追従して発電プラントを制御する場合
に使用するに好適な火力プラント最適制御システムに関
する。
火力プラント制御システムは、中央給電指令所(以下中
給と略称する)からの負荷指令Lc (=ELD+AF
C)に追従して火力発電プラントを制御する。火力発電
プラントにとって負荷指令Lcは、外乱と考えられる。
ところでこの外乱の発生過程の特性は、季節9月、曜日
1wi刻等によ抄大きく変動するので、負荷指令Lcに
火力発電プラントを追従させるのが―しいという問題が
あった。
本発明の目的は、負荷指令発生過程の特性が変動しても
、この変動に適応して曳好な負荷追従側aを行ない得る
火力プラント最適制御システムを提供するにある。
本発明は、負荷指令の発生過程の特性が季節。
月、曜日1時刻婢により大きく変動しても、この変動に
適応して良好な負荷追従制御11に行なうために、負荷
指令発生過程の特性、モデルを逐次同定し、叔モデルを
用いて負荷指令の将来変化を予測し、該負荷指令の予#
Jf*に追従するように発電プラントを制御することt
製鐵とする。
本発明の一実施例を第1図に示す。本発明は、モデル内
R鍛適制御システム100、第2図に詳細を示す火力プ
ラント制御システムのマスタ・コントローラ200およ
びサブループ・コントローラ300からなる。火力プラ
ント制御システムのマスタ・コントローラ200および
サブループ・コントローラ300は、中給からの負荷指
令Lcに追従して第3図に詳細を示す火力発電プラント
400會制御する。モデル内蔵最適制御システム100
は、火力プラント制御システムのマスタ・コントロー5
200、サブループ・コントローラ300および火力発
電プラント400を組合せ九システムを制御対象として
、この制御対象と中給からの負荷指令発生過程を組合せ
た特性を逐次モデル同定し、同定したモデルを用いて制
御対象を最適側−する。次に、これについて詳細に説明
する。
火力プラント制御システムのマスタ・コントローラ20
0は、第2図に示すように中給からの負荷指令L c 
(=ELD+AFC)t−変化率制限処理した負荷デマ
ンドLDK、fiiづいて、給水流量デマンドFrwo
xm料流量デマンドFFD%空気流量デマンドFAD%
 スプレ流量デマンドF■PDおよび再傭壌ガス流量デ
マンドFa璽o t−先行的に決定(フィード・フォワ
ード制御)すると共に、主蒸気圧力PM1%主蒸気温[
TMl、ガス0! 、Otおよび再熱蒸気温度T虱Hの
フィード・バック制御により上記各操作量のデマンドを
補正し、補正デマンドF”twD、F’FD、F’AD
、F’lPDおよびF’o菖り會作成する。なお、ター
ビン蒸気流量デマンドFMInは、発電機出力MWのフ
ィード・バンク制御により決定する。また、マスタ・コ
ントローラ200Fi、負荷デマンドLoの変化率Ln
iおよび火炉水壁出口蒸気温[Twwの変化率T’WW
I t−求める。
モデル内蔵最適制御システム100は、火力プラント制
御システムのマスタ・コントローラ200、サブループ
・コントローラ300および火力発電プラント40 (
1組合せたシステムを制御対象とし、マスタ・コントロ
ーラ200からの負荷デマンド変化mLnmt外乱とす
ると共に、主蒸気温度偏差TMB、火炉氷壁出ロ蒸気温
度変化率Twwmおよび再熱蒸気温度偏差TIIHIを
制御量として、上記外乱の発生過程のモデルと制御対象
のモデルを逐次同定し、この二つのモデルを組合せて、
2次形式評価関数を用いて上記制御対象を制御する。
モデル内蔵最適制御システム100の動作をフロー線図
で示すと第4図のようKなる。以下、詳細に説明する。
負荷指令発生過程は、次のように自己回帰(Alモテル
で表わされるものとする。
xt(k)=aou)xt(k  1)十”++(2)
xt(k2)+・”+aoMxt  (k−M)十F6
.(k)         −−・−・・−・・・・−
(1)ここで、a、、(6(t=1.2・・・、 M)
  : flkllxl(kt)(1=0.1.2・・
・、M) : (k −t)サンプリング時点にお ける負荷デマンド変化率 Lo翼 #−+(k):にサンプリング時点におけるノイズ M  :モデル次数 (1)式は、係数町、(イ)(z=t、z、・・・、M
)の観測式として次のように変形できる。
X、 (k)=C+ (k)AI(j9+C1(k) 
    ・・−・・−・・−(2)ことで、C+(k)
=[xt(k−I L X、 (k−2L・・・、xt
(kM)) AH(k)”(”tt (is J ”1l(2+ k
)”・”o (M+ J ) 町+(t、J:にサンプリング時点におさる係数”++
(t) T: 転置記号 糸数AI(k)の遷移式は、次のようになるものとする
A + (k+1 ) = At (k)      
   ・・・・・・・・・・・・(3)(2) 、  
(3)式に対してカルマン・フィルタを構成すると次の
ようになる。
ここで、AI(k) : A r (k)の推定値P、
<k) : Al (k)の推足誤差の共分散行列 W、:ζ1(k)の分散 次に、上記制御対象は、次のように自己回帰移動平均(
ARMA)モデルで表わされるものとする。
X’(k)二A’(1) X’ (k−1) +A’(
2) X’(k −2)十・・・十A’(M) X’(
k−M )+B’(1)u/(k−1)十B’ (@u
’(k−2)+・・・・−十B’(M)u’(k−M)
十ξ1′(k)・・・・・・・・・・・・(5)ここで
、 TMII(k t) : (kt)サンプリング時点に
おける主蒸気温度偏差 ’l’WWl(!’−1) : (k −1)サンプリ
ング時点における火炉水曖出口蒸 気温11変化率 Thaw(k−1) : (k −t )サンプリング
時点における再熱蒸気温健場 差 ΔFrn(k−1) : (k−1) vンク+) ン
y時点における炉料流倉デマン ド修正信号 ΔFspD(k−1) : (k−1)サンプリング時
点におけるスグレ流倉デマ ンド修正イぎ号 ΔFG鼠o(k−1) : (k −1)サンプリング
時点における再循環カス流量 テマンド修正信号 二線数 (5)式は、糸数A′(t)(t−1,2,・・・、M
)の観測式として次のように変形できる。
X’(k)=CI(k)AI(k)+’(k)    
        −・・・−・−−−−−・(6)” 
■(4k): kサンプリング時点におけるaIJ(2
) k)z(t、J:にサンプリング時点におけるbl J
 (4) 係数A、(ト))の遷移式は、次のようになるものとす
る。
Am(” +1 ) = At(ト))      ・
・・・・・・・・・・・(7)(6) 、  (7)式
に対してカルマンのフィルタ金構成すると次のようにな
る。
Am (k) =4. (k−1)+P1(k) e”
t(k) Wi”(X’(k)−C!(k)Am(k−
1))   ・・−・・−Cs)P! (’) = (
pi’ (kt >+clにk) We ’ C* (
k))ここで、A、(ト)):A1(k)の推定値P 
l (k) : A ffi (k)の推定誤差の共分
散行列 W!  =ξ′(k)の共分散行列 次に(1) 、  (5)式會組脅せて、負荷指令発生
過根と制御対象を組合せ九システムの特性tAPMAモ
テルで表わすと(9)式のよりになる。
X(k)=A(1)X(k−1)+A(2)X(k−2
)十・−・・・+A(M) X (k−M)十B(1)
u (k−1)−HX2) u (k−2)十・−・・
・;+ B <M) Ll < k−M)+ξ(k)・
・・・・・・・・(9)ここで、 (t=0.1.・・・9M) (t=2.2.・・・9M) 式に代入すると次のようになる。
X(k) =A(1)X < k−1> +1(z)x
 < k−z >+−・−・−十A (M) X (k
 −M )十B(1) u (k−1)+B(2) u
(k−2) 十・・・・・・十B (M) u (k−
M )+ξ(k)・・・・・・・・・(10) ここで、A(4):Am)の推定値 介<l) : B (/、)の推定値 (10)式會状態還移表現に変換するために、次式で下
す変数X * (k) t−尋人する。
・・・・・・・・・(11) (11)式を書下すと次のようになる。
・・・・・・・・・・・・(12) (12)式は、次のように状態遷le表埃で表わすこと
ができる。
Z(k)−・Z(k−1)十P−u(k−t)+V(k
)  −(13)X(k)=Ll  0−01Z(k)
      ・・・・・・(14)ここで、Z”C’K
) = [za(k) z+”(k)・”!−1(k)
 :]VT(k)=[ζ陣)0 ・・・0 〕PT=〔
Bハ1) B”(2)・・・B”(M−t)BT(2)
〕I:単位行列 評価関数Jとしては、次の2次形式評価関数を用いる。
+u” (k+1−1) Ru (k+ i −1) 
) ・(15)定値行列(重み) R:3X3次の正定籠行列(重み) (13)、  (14)式にダイナミック・プログラミ
ング(L)Pi適用して、次の漸化式により最適操作・
・・・・・・・・(16) (16)式よりul(k)は、次のようになる。
すなわち、(17)式は、マスタ・コントローラ200
からの負荷デマンド変化率Log 、主蒸気温度偏差T
MII 、火炉水壁出口蒸気温f変化率Tvwmおよび
再熱蒸気温[偏差TIHI k用いて、燃料流量デマン
ド修正信号ΔFFD、ス/し流量デマンド修正信号ΔF
@poおよびA循環ガス流量デマンド修正偏号ΔFOR
Dの最適#Lを計算する式である。
火力プラント制御システムのサブループ・コントローラ
300は、(18)式に示す各操作量の修正デマンドF
′MID 、 lIVFwo 、 f′Fo 、 F’
ao * F’sデDおよびF′11璽りに基づいて、
タービン蒸気流量FMS、給水流量Fnr、燃料流量F
F、空気流童Fム、スプレ流量FIPおよび再儂壌ガス
流量Fogを制御する。
ここで、f(ΔFFD) : 燃料流量デマンド修正信
号に対応する空気流 量デマンド修正信号 以上の説明から分かるように、本発明の一実施例によれ
ば、火力プラント制御システムのマスタ・コントローラ
、サブループ・コントローラおよび火力発電プラントを
組合せ九システムを制御対象として、この制御対象と中
給からの負荷指令発生過程を組合せた特性を逐次同定し
、2次形式評価関数を用いて最適側−するので、負荷指
令発生過程の特性および火力プラントの特性が、季節讐
−月、曜日1時刻等により変動しても、この変動に適応
して負荷指令の発生過程の特性および制御対象の特性を
精度よく同定でき良好な負荷追従制御を行なうことかで
かる。
発明の実施例においては、(1) 、  (5)式に示
すように負荷指令発生過程の特性と制御対象の特性を分
離して各モデルの係数を同定したが、負荷指令発生3m
機の特性と制御対象の特性を組合せた(10)式に基づ
いてカルマン・フィルタを構成し、一括してモデルの係
数t−一定するようにしてもよい。
発明のII!施例においては、火力プラント制御システ
ムのマスタ・コントローラ、サブループ・コントローラ
および火力発電プラントを組合せたシステムを制御対象
とし、負荷デマンド変化率LDIt外乱し、主蒸気温度
偏差TMIm % 火炉氷壁出口蒸気温度変化率T i
nv mおよび再熱蒸気温度伽差TR[を制御量、帽科
流量デマンド修正信号ΔFF o %スプレ流量デマン
ド修正信号ΔF IIPDおよび栴儂壌カス流量テマン
ド修正偏号ΔFamof操作量としたが、制−量として
発電機出力偏差MWm、主蒸気圧力偏差PM81および
ガスO1場差O1Kを追加し、操作量としてタービン蒸
気流量デマンド修正信号ΔFMID %給水眞普デマン
ド修正信号ΔFFVDおよび空気流量デマンド修正信号
ΔFADを追加するようにしてもよい。
発明の実施例においては、負荷指令発生過程の特性と制
御対象の特性音逐次同定するようにしたが、負荷指令発
生過程の特性のみ逐次−j定し、制一対象の特性は試運
転時に一度同定してその後は試運転時の一足M米を使用
するようにしてもよい。
発明の実施例においては、負荷デマンド変化率Lowに
工す外乱特性’k IWJ定したが、負荷指令Lcの変
化率Lc+aあるいは、ELD信号の変化率ELD翼に
より外乱特性を同定するようにしてもよい。
発明の実施例においては、(18)式に示す各操作量の
修正デマンドF’MID 、 F’vwo 、 F#r
o 、 F“ADIF’lPDおよびF’omnに基づ
いて、タービン蒸気流IiFMm、給水流量FFW、 
燃料流量F、、空気流量FA、スプレ流量FIIFおよ
び再循槙ガス流普Fal會サブループ・コントローラ3
00により制御す′る工うにしたが、(19) 、 (
20)式により操作量の修正デマンドを求めるようにし
てもよい。
ここで、PR8yo 、 PR8!IPD 、PkLS
a虱o:襞偏ランダム信号 なお、この場合は、(5)式のu’(k−1) (L=
1.2.・・・、M)は、次のようになる。
こうすることにより、モデルの糸数A’(4,8’(イ
)の推定梢#を向上できる。
本発明によれは、火カフーラント制仰システムのマスタ
・コントローラ、サブループ・コントローラおよび火力
発電プラントを組合せたシステムを制御対象として、こ
の制御対象と中給からの負荷指令発生過程を組合せた特
性全逐次同定し、2次形式計価関数を用いて厳選制御す
るので、負荷指令発生過程の特性およびプラント特性が
、季節。
月、曜日1wI刻により変動しても、この変動に適応し
て負荷指令の発生過程の特性および制御対象の特性t−
ff度よく同定でき良好な負荷追従制御を行なうことか
できる。
【図面の簡単な説明】
$1.2図は、本発明の一実施例を示す図、第3図は、
火力発電プラントの911を示す図、vJ4図は、モテ
ル内賦最適制■システムのフロー線図を下す図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、発電プラント制御システムにおいて、中央給電指令
    所から出される負荷指令を用いて負荷指令の発生過程の
    動特性モデル金逐次同定すると共に発電プラントの動特
    性モデルを逐次同定し、該負荷指令の発生過程の動特性
    モデルと発電プラントの動特性モデルを組合せて負荷指
    令と発電プラントの将来の動1iを予#jして発電プラ
    ント1制御することを特徴とする発電プラント適応最適
    制御システム。
JP2263482A 1982-02-17 1982-02-17 発電プラント適応最適制御システム Pending JPS58140809A (ja)

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JP2263482A JPS58140809A (ja) 1982-02-17 1982-02-17 発電プラント適応最適制御システム

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JPS58140809A true JPS58140809A (ja) 1983-08-20

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ID=12088259

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62177810A (ja) * 1986-01-31 1987-08-04 株式会社安川電機 電線被覆ラインの線径制御装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS576203A (en) * 1980-06-11 1982-01-13 Hitachi Ltd Boiler steam temperature control system
JPS5725197A (en) * 1980-07-23 1982-02-09 Hitachi Ltd Forecast follow-up controlling system for thermal power plant

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