LNG气化储配站自控系统

第34卷第3期南昌大学学报(理科版)Vol 34 No. 32010年6月Journal of Nanchang University( Natural ScienceJun.2010文章编号:1006-0464(2010)03-0302-05NG气化储配站自控系统龙伟,许海东,王强,陶凌(南昌大学信息工程学院,江西南昌330031)摘要:为解决城市供气不均衡的矛盾,创新的提出了通过LNG储罐自增压法对LNG气化储配站出口压力进行调节的方案。同时针对LNC气化储配站出口压力控制具有大容器大滞后时变易受随机因素干扰等特点,采用先进的隐式广义预测自校正算法对LNG出口压力进行控制通过仿真,表现出良好的跟踪性能并在实际运行中也取得了满意的控制效果。关键词:LNG气化储配站;隐式广义预测自校正算法;NG调峰中图分类号:TP27/3文献标志码:A随着LNG供气技术的推广应用,国内一大批预测控制方法在LNG控制系统中的窥用是非常不LNG气化站(主要是中小型LNG气化站)迅速建利的。本文介绍一种直接辨识控制律参数的隐式广立,这些LNC气化站有的用于单独供气,有的用作义预测自适应控制算法,它利用GPC与DMC控制调峰,有的作为备用气源。但随着“西气东输”工程律的等价性推求最优控制律的参数。这种算法不的建成和天然气管网的延伸,出现了一些需要解决需要估计被控对象参数,只是根据输入/输出数据直的问题,比如有部分LNG气化站面临如何与天然气接辨识求取最优控制规律中的参数,省掉了求Dio管网衔接的问题,也有部分LNG气化站因为随着用 phantine方程所要求的递推求解和矩阵的求逆计户用气需求量的增加需要调节管口输出压力-21。算因此将大大减少所需的在线计算量,这有利于广以上两种情况归结为一条,就是如何解决LNG供气义预测控制方法在LNG出口压力控制系统中的应站外输出口压力的调节问题。它已成为摆在燃气工用-4作者面前的一个新课题。2隐式广义预测自校正控制算法1自增压调峰方式的提出2.1控制律的推导针对上述情况,本文提出将LNG储罐自增压调设被控对象用 CARIMA模型表述为:节方法直接应用到LNG出口压力的调峰上,即应用A(q-)y(x)=B(q1)u(t-1)+,c(q)(t)LNG储罐自增压法对LNG出口压力进行调节。用储罐自增压方式进行LNG出口压力调节的控制形式为:以LNG储配站出口处管道为被控对象,LNG其中,q是后移算子,表示后退一个采样周期出口压力为被控量,运用控制算法产生LNG出口压的相应量4=1-q为差分算子;()是一个不相力的控制量,作用于执行机构LNG储罐自增压调节关的随机序列,表示随机噪声的影响A(q"),阀,达到控制LNG出口压力的目的。B(q)和C(q)为后移算子的多项式。为了突出广义预测控制作为一种新型的远程预测控制方方法原理,这里假设C(q”)法集多种算法的优点为一体,具有较好的性能受为了利用模型式(1)导出j步之后的输出y(t+到人们的重视。广义预测控制基本算法是先辨识对)的预测值首先考虑下述丢番图( Diophantine))方象模型参数,然后利用 Diophantine方程作中间运程(恒等式)算最后得到控制律参数由于要做多步预测,就必V凵中国煤化工q)须多次求解 Diophantine 7程因要经过繁琐的中间式中CNMHG e,19+运算故计算工作量较大占线时间太长。这对广义·19,Fq)=J。+厂1q”+…+fq。收稿日期:2009-12-11作者简介:龙伟(1952-),男教授第3期龙伟等:LNG气化储配站自控系统303在式(1)两端乘以EAq以后,可与式(2)得出y=c△U+r(8)(t+j)时刻的输出量为: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时刻未来的噪声△U=[△a(t)…da(t+N2-1)]东(t+i)(i=1,2,…j)都是未知的,所有对y(t+j)∫=[f(t+1)…f(t+N2)]r最合适的预测值可由下式得到y, (t+j)=GAu(t+j-1)+Fy((4)其中,记G=EB,这样,根据已知的输人输出信息,及未来的输入值,就可以预测对装置未来的输8N2-1…gx出,式(4)就是GPC的预测模型。令W=[w(t+1),…,m(t+M2)],则式(5)可在GPC中,t时刻的优化性能指标具有以下形表示为式J=(Y-W)r(Y-W)+A△U△UminJ(t)=EI ly(t+j)-w(t+j)]+用Y的最优控制Y代替Y,即将(8)代入(9),并式中,E为数学期望为装置给的会、()0,得性能指标式(5)最优的解为λ(j)[Au(t+j-1)]2△U=(GG+A)G(W-(10)望值N1和N2分别为优化时域的始值和终值,为了简化记即最优控制量则可由下式给出u(r)=u(t-1)+g(W-n(11)号,在以下的讨论中将假设M=1;N4为控制时域△a(t)=g(W-f在N步后控制量不再变化,A(j)是控制加权系数式中,g是矩阵(GG+A)G的第一行。为简化,一般可假设其为常数A。22矩阵G和向量的求取假定设定值或参考序列w(t+j(=1,2,…)分析式(7)可知,矩阵G中所有元素都在最后是已知的,对于大多数工业生产过程的恒值控制一行中出现因此对式(7)最后一行的方程进行辨u(t+j),一般设定为常值認。为了使当前时刻的输识,即可求得矩阵G。同时根据GPC与DMC控制规出y(k)尽可能平稳地达到设定值w,通常选用滤波律的等价性,GPC中的∫向量等于DMC中的y向方程。量,通过求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)计算最优控制量。总结隐式广义预测自校正控制算法实现的步骤j=1,2,…,N2式中0