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Jourmal of Nanchang University( Natural Science)Jun. 2010文章编号:1006 -0464(2010)03 -0302 -05LNG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1330031)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LNG气化储配站出口压力控制具有大容器大滯后、时变、易受随机内素千扰等特点,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;LNG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控制系统中的应用是非常不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LNG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,只是根据输人/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1-2]。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(t) =B(q~)u(t-1) +-C(q~")5(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(1)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LNC出口压的相应量;0 =1-q*为差分算子;(t)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~) = 1。法,集多种算法的优点为- -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j)的预测值,首先考虑下述丟番图( 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1 = E(q")A(q~)O +qTF(q")(2)须多次求解Diophantine方程,因要经过繁琐的中间式中E、F为E(q~) =e,o+e.9*+...+运算,故计算工作量较大,占线时间太长。这对广义w-~-),F(q") =f.o+f;19~ +..+..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在式(1)两端乘以E,Ad以后,可与式(2)得出Y= CAU +f(8)(t+j)时刻的输出量为: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:时刻术来的噪声QU= [()-*Qu(1+N2-1)]"5(t+i)(i=1,2,.)都是未知的,所有对y(1+j)f= [(t+ )--( +N2)]'最合适的预测值可由下式得到「B101Y,(t+j) =C,Au(1+j-1) +Fy(t) (4)G=|B2B1其中,记G = E,B,这样,根据已知的输入输出Lgw By-1 ”Ba信息,及未来的输入值，就可以预测对装置未来的输出,式(4)就是GPC的预测模型。令w= [+(+),-.,x(1+N,)]",则式(5)可在GPC中,时刻的优化性能指标具有以下形表示为: .J=(Y-w)"(Y-W) + \sU"SU(9)minJ(1)= ElE[r(+j) -w(1+i)]2 +用Y的最优控制Y代替Y,即将(8)代入(9),并令al = 0,可得性能指标式(5)最优的解为aU2入()[Su(t+j-1)]'|AU= (G"G+λ1)~"C"(W-J)(10)式中,E为数学期望;0为装置输出的期望值;即最优控制量则可由下式给出N,和N2分别为优化时域的始值和终值,为了简化记u(t) =u(1-1) +g'(W-J)(I1)号,在以下的讨论中将假设N = 1;N.为控制时城，Su(t) =g'(W -0)(12)在N.步后控制量不再变化.入()是控制加权系数，式中.g是矩阵(C"G+A1)"C"的第一行。为简化,- -般可假设其为常数入。2.2矩阵 G和向量的求取(5)假定设定值或参考序列w0(1+j)(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!- -行中出现，因此对式(7)最后一-行的方程进行辨w(1+j),一般设定为常值u。为了使当前时刻的输识,即可求得矩阵C。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f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f求得pw(k) = y(k)后,可利用式(11)计算最优控制量。(w(k+j) =axo(k+j-1)+(1 -a)w, (6)总结隐式广义预测自校正控制算法实现的步骤式中0