專利名稱：基于模型的發(fā)電量需求控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本專利一般地涉及過程的控制和發(fā)電設(shè)備，并且更具體地，涉及被用來減少發(fā)電設(shè)備/過程或其他具有類似響應(yīng)特性的工廠設(shè)備的控制響應(yīng)時間的基于模型的發(fā)電量需求控制的實現(xiàn)。
背景技術(shù)：
多種工業(yè)的和非工業(yè)的應(yīng)用使用燃燒燃料的鍋爐，其通常運行以通過燃燒各種類型的燃料的一種，諸如煤、天然氣、石油、廢棄物等來將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能。燃燒燃料的鍋爐的一個示例使用可以在熱發(fā)電機中，其中燃燒燃料的熔爐由通過鍋爐內(nèi)的一些管道的水生成蒸汽，并且生成的蒸汽然后可被用來運行一個或多個蒸汽渦輪機以生成電力。熱發(fā)電機的電力或功率輸出可以是鍋爐中生成的熱量的函數(shù)，其中該熱量可以通過例如每小時耗費的(例如，燃燒的)燃料的量直接確定。使用在電力工廠中的常見蒸汽生成系統(tǒng)可包括具有過熱器部分(具有一個或多個子部分)的鍋爐，蒸汽可在其中被生成并且可以然后被提供到第一，通常為高壓的，蒸汽渦輪機并被在該第一蒸氣渦輪機中使用。為了增加系統(tǒng)的效率，由該第一蒸汽渦輪機排出的蒸汽可以然后在鍋爐的再加熱器部分被再加熱，其可以包括一個或多個子部分，然后該再加熱后的蒸汽被提供到通常為較低壓的第二蒸汽渦輪機。但是，正如可能已知的，電力系統(tǒng)的熔爐/鍋爐部分和電力系統(tǒng)的渦輪機部分都必須以協(xié)作的方式被控制以生成所要求量的功率。此外，正如可能已知的，電力工廠的蒸汽渦輪機通常在不同的時間運行在不同的運行等級以基于提供給電力工廠的可變的能量或發(fā)電量需求生產(chǎn)不同量的電力或功率。例如，在很多情況下，電力工廠可被連接到電力功率分配網(wǎng)絡(luò)，有時被稱為電網(wǎng)，并提供規(guī)定量的功率到電網(wǎng)。在這種情況下，電網(wǎng)管理者或控制機構(gòu)通常管理電網(wǎng)以將電網(wǎng)上的電壓等級保持處于不變或近似不變的等級(那可以是，在額定等級內(nèi))，并基于由功率消費者對處于電網(wǎng)上的電力(功率)的當(dāng)前需求提供持續(xù)的功率供應(yīng)。當(dāng)然，電網(wǎng)管理者通常在一些天的某些時間比其他時間，和在一周和一年的某些天中比其他天計劃以更重的使用，并且從而計劃更高的功率需求，并且可運行一個或多個優(yōu)化例程以確定在任何特定時間由連接到電網(wǎng)的各種電力工廠需要生成的功率的最優(yōu)量和類型，以滿足電網(wǎng)上的當(dāng)前或期望的總體功率需求。作為這個過程的部分，電網(wǎng)管理者通常發(fā)送功率或發(fā)電量需求要求(也被稱為發(fā)電量需求設(shè)定點)到每一個供應(yīng)功率到電網(wǎng)的電力工廠，其中功率要求需求或發(fā)電量需求設(shè)定點規(guī)定在任何特定時間每個特定電力工廠可提供到電網(wǎng)的功率的量。當(dāng)然，為了實現(xiàn)電網(wǎng)的適當(dāng)控制，電網(wǎng)管理者可在任何時間對于連接到電網(wǎng)的不同電力工廠發(fā)送新的發(fā)電量需求設(shè)定點，以說明正在被提供給電網(wǎng)的或由電網(wǎng)所消費的功率的期望的和/或非期望的變化。例如，電網(wǎng)管理者可以響應(yīng)要求中的期望的或非期望的改變(其通?？梢允窃谡９ぷ鲿r間和工作日比在晚上和在周末更高)來對特定電力工廠改變發(fā)電量需求設(shè)定點。類似地，電網(wǎng)管理者可以響應(yīng)電網(wǎng)上的功率供應(yīng)中的非期望的或期望的減少來對特定電力工廠改變發(fā)電量需求設(shè)定點，該減少諸如由非期望地失效或者出于正?；蛴媱澗S護(hù)而被致使離線的特定電力工廠處的一個或多個功率單元所引起的。在任何情況下，盡管電網(wǎng)管理者可在任何時間提供或改變對于特定電力工廠的發(fā)電量需求設(shè)定點，但是電力工廠自身一般不能及時地增加或減少提供到電網(wǎng)的功率的量，這是因為由于這些系統(tǒng)的物理特性導(dǎo)致發(fā)電設(shè)備通常在響應(yīng)時間上表現(xiàn)出顯著的滯后。例如，為了增加基于蒸汽渦輪機的發(fā)電系統(tǒng)的功率輸出，可能需要改變系統(tǒng)內(nèi)消耗的燃料的量，以由此增加該系統(tǒng)的鍋爐內(nèi)的蒸汽壓強或水的溫度，所有這些將花費有限和相當(dāng)?shù)臅r間。因此，一般而言，電力工廠僅僅能以特定速率升高或降低被提供到電網(wǎng)的功率的量，其可以基于工廠內(nèi)發(fā)電設(shè)備的特性。因此，當(dāng)電網(wǎng)管理者改變?nèi)我馓囟娏S的發(fā)電量需求設(shè)定點時，電網(wǎng)管理者一般同時提供新的目標(biāo)發(fā)電量需求(在將來的某個特定時間達(dá)到)和變化速率，該變化速率規(guī)定了發(fā)電量需求設(shè)定點在從當(dāng)前時間到將來的特定時間之間變化的方式。一般而言，變化速率指示了電力工廠的發(fā)電量需求設(shè)定點隨時間在當(dāng)前發(fā)電量需求設(shè)定點和目標(biāo)要求設(shè)定點之間升高或降低(改變)的方式。在使用鍋爐來生產(chǎn)電力的電力工廠中，電力工廠控制器通常使用前饋控制器響應(yīng)于發(fā)電量需求中改變來增加或減少輸出功率，其可以本地地或通過遠(yuǎn)程調(diào)度(例如，由電網(wǎng)管理者)做出。為了改變工廠的輸出功率，發(fā)電量需求設(shè)定點(其可被表現(xiàn)為功率要求，例如兆瓦特，或作為容量比)可以通常被轉(zhuǎn)換為單元發(fā)電量索引，其作為用于每個發(fā)電單元的鍋爐和渦輪機的主前饋要求信號。該鍋爐主要求信號然后變?yōu)橛糜诋a(chǎn)生被用來控制提供到鍋爐的熔爐的燃料(如煤)和空氣流的主燃料控制信號和主空氣控制信號的基礎(chǔ)。然而由于鍋爐響應(yīng)的延遲特性，鍋爐主控(或燃料主控)要求通?？梢允褂梦⒎纸M件(即，從頻域轉(zhuǎn)換函數(shù)來看，一個引導(dǎo)組件)計算，或被稱為“踢者(kicker)”，其增加鍋爐的響應(yīng)速率，以替代使用發(fā)電量需求索引的簡單線性函數(shù)(直線)作為前饋控制信號。當(dāng)計算前饋控制信號時使用微分操作作為用于添加引導(dǎo)組件或“踢者”的基礎(chǔ)的直接缺點可能是，當(dāng)發(fā)電量需求設(shè)定點中的改變可能很大和/或發(fā)電量需求設(shè)定點在很長一段時間變化或振蕩時，該微分組件承受在單元發(fā)電量和鍋爐的蒸汽溫度上生成大量的超調(diào)和搖擺的風(fēng)險。這個問題對于相對快速響應(yīng)的鍋爐(例如，旋流鍋爐)可能特別突出。為解決超調(diào)和搖擺的問題，可能知道的是基于當(dāng)前發(fā)電量需求設(shè)定點和最后目標(biāo)發(fā)電量需求設(shè)定點之間的差來獲得單元發(fā)電量索引的前饋控制信號以包括微分的“踢者”操作，以使得在發(fā)電量需求變化開始時(當(dāng)前發(fā)電量需求設(shè)定點和目標(biāo)發(fā)電量需求設(shè)定點之間的差超過預(yù)設(shè)的閾值時)該微分的踢出操作可以更強或更突出，并且在接近變化結(jié)束處(即，當(dāng)前發(fā)電量需求設(shè)定點和目標(biāo)發(fā)電量需求設(shè)定點之間的差可能小于預(yù)設(shè)的閾值時)，該微分操作顯著地削弱(或可能同時停止)。但是，這個策略具有顯著的缺點在于(I)當(dāng)發(fā)電量需求變化范圍相對小時(即當(dāng)前發(fā)電量需求設(shè)定點和最后目標(biāo)發(fā)電量需求設(shè)定點之間的差可能起初很小來開始)，該技術(shù)損失微分“踢”操作以及(2)該技術(shù)不得不依賴最后目標(biāo)發(fā)電量需求設(shè)定點的知識以確定何時移除或減弱前饋控制信號中的微分“踢出”操作。不幸的是，當(dāng)電網(wǎng)管理者初始做出發(fā)電量需求的改變時(其可能是微分“踢出”操作最有益的時間)，由例如電網(wǎng)管理者對發(fā)電量需求設(shè)定點做出的很多改變理由實質(zhì)上相對很小，并且在很多時候，可能不是足夠大以啟動任何微分“踢出”操作。附加地，在很多情況下，實際的最后或目標(biāo)發(fā)電量需求設(shè)定點的值可能對于產(chǎn)生電力的過程工廠的控制系統(tǒng)是未知的，這是因為遠(yuǎn)程調(diào)度中心或電網(wǎng)管理者僅僅發(fā)送遞增的脈沖信號到本地工廠以增加發(fā)電量需求設(shè)定點，而不通知工廠其可能推移到的最后目標(biāo)發(fā)電量需求。在這種情況下，微分“踢出”操作的添加可能變得困難或不可能具有任何確定性或有效性地應(yīng)用，因為工廠必須估計目標(biāo)或最后發(fā)電量需求設(shè)定點(其可能導(dǎo)致超過-快速的控制)或必須假定目標(biāo)發(fā)電量需求設(shè)定點可能只不過是由調(diào)度者發(fā)送的下個值(其通常導(dǎo)致低于-快速的控制)。

發(fā)明內(nèi)容
用于控制由發(fā)電系統(tǒng)生成的發(fā)電量的方法的實施例可包括在動態(tài)矩陣控制器的輸入處接收指示發(fā)電量需求的信號。該方法可附加地包括由所述動態(tài)矩陣控制器基于指示所述發(fā)電量需求的所述信號和存儲在所述動態(tài)矩陣控制器的存儲器內(nèi)的模型確定控制信號的值，并生成所述控制信號。該方法還包括基于所述控制信號控制由所述發(fā)電系統(tǒng)生成的所述發(fā)電量。在一個實施例中，控制信號可進(jìn)一步基于過程變量的當(dāng)前值和過程變量的期望值被確定。在一個實施例中，超過一個基于模型的受控實體可以各自生成相應(yīng)的控制信號，并且所得到的一個或多個生成的控制信號可以被組合，以控制由所述發(fā)電系統(tǒng)生成的所述發(fā)電量。用于控制發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量的方法的實施例可包括由第一動態(tài)矩陣控制器基于發(fā)電量需求和存儲在所述第一動態(tài)矩陣控制器的存儲器中的第一模型生成第一控制信號，和由第二動態(tài)矩陣控制器基于所述發(fā)電量需求和存儲在所述第二動態(tài)矩陣控制器的存儲器中的第二模型生成第二控制信號。該方法進(jìn)一步包括基于所述第一控制信號和第二控制信號控制所述發(fā)電系統(tǒng)的所述發(fā)電量。第一動態(tài)矩陣控制器可相應(yīng)于渦輪機而第二動態(tài)矩陣控制器可相應(yīng)于鍋爐，在一個實施例中。在一些實施例中，該方法可包括在動態(tài)矩陣控制器生成控制信號之前啟動比例積分微分(PID)控制技術(shù)的中止。發(fā)電系統(tǒng)的實施例可包括動態(tài)矩陣控制器。該動態(tài)矩陣控制器包括用以接收指示用于所述發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量需求的信號的輸入，用以存儲模型的存儲器，被配置為基于所述發(fā)電量需求的值和所述模型確定控制信號的值的動態(tài)矩陣控制例程，和用以提供所述控制信號來控制由所述發(fā)電系統(tǒng)生成的發(fā)電量的輸出。所述模型基于對發(fā)電系統(tǒng)的至少一部分的參數(shù)測試被確定或配置，并且該模型是可修正的。在一些實施例中，動態(tài)矩陣控制器可包括一個或多個附加輸入，并且該動態(tài)矩陣控制例程可進(jìn)一步基于該一個或多個附加輸入確定控制信號的值。


圖1表示具有連接到其的多個發(fā)電工廠的電網(wǎng)的框圖，其中的至少一個包括基于模型的發(fā)電量需求控制；圖2表示用來在發(fā)電工廠或系統(tǒng)中提供基于模型的發(fā)電量控制的動態(tài)矩陣控制器(DMC)的框圖；圖3表示發(fā)電工廠或系統(tǒng)的用戶界面的示例屏幕截圖，該截圖顯示可以被包括在圖2的動態(tài)矩陣控制器中的模型；
圖4表示具有連接到其的多個發(fā)電工廠的電網(wǎng)的框圖，其中的至少一個可在基于模型的發(fā)電量需求控制和比例積分微分(PID)控制之間轉(zhuǎn)換；圖5表示一種布置的示例框圖，其可被用于作為用來控制發(fā)電單元的比例積分微分(PID)控制的一部分；圖6表示控制發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量的示例方法；圖7表示控制由發(fā)電系統(tǒng)的生成的發(fā)電量的示例方法；圖8表示用于生成用在發(fā)電系統(tǒng)的基于模型的控制中的模型的方法的實施例。
具體實施例方式現(xiàn)在參考圖1，電網(wǎng)10可以電氣地和通信地連接到一定量的電力工廠12、14和16的每一個，以及圖1中未示出的附加的電力工廠，其中電力工廠12、14、16可以運行以提供電力到電網(wǎng)10。如這里所使用的，術(shù)語“電力工廠”，“發(fā)電工廠”，“發(fā)電系統(tǒng)”，“發(fā)電量生成工廠”和“發(fā)電量生成系統(tǒng)”可被替換使用?？梢员焕斫獾氖?，電網(wǎng)10上的電力可被使用或可被連接到電網(wǎng)10的消費者或其他電力消費者(未在圖1中示出)消費。一般而言，電網(wǎng)管理者，如圖1所示為系統(tǒng)操作者
(S0)20，可被連接到電網(wǎng)10并且可以通過確定然后發(fā)送不同發(fā)電量需求設(shè)定點信號到工廠12、14、16的每一個來管理電網(wǎng)上的電力。這些發(fā)電量需求設(shè)定點信號可由系統(tǒng)操作者20以任何已知的或要求的方式生成，并且可以，例如，使用優(yōu)化技術(shù)生成。一般而言，這些發(fā)電量需求設(shè)定點信號可指示被每個工廠12、14、16在任何特定時間提供到電網(wǎng)10的電力的量(一般的以“兆瓦特”術(shù)語)。更具體地，系統(tǒng)操作者20可以將電網(wǎng)10上的電壓等級維持在額定等級上，并且通過生成并發(fā)送發(fā)電量需求設(shè)定點信號到工廠12、14、16的每一個來確保足夠的功率(活動的和再活動的)可被提供到電網(wǎng)10以在任何特定時間滿足電網(wǎng)10上的當(dāng)前和/或計劃的將來要求。不幸的是，如通常所知的，工廠12、14、16不能及時地改變將被提供到電網(wǎng)10的電力的量，尤其如果電力工廠12、14、16使用慢-反應(yīng)類型的發(fā)電設(shè)備，諸如燃燒粉煤的發(fā)電單元。因此，當(dāng)向每個電力工廠12、14、16提供發(fā)電量需求設(shè)定點信號時，系統(tǒng)操作者20一般這樣做，通過提供在將來某個點將達(dá)到的新目標(biāo)發(fā)電量需求設(shè)定點和電力工廠可升高到目標(biāo)發(fā)電量需求設(shè)定點的速率(因而規(guī)定將被在當(dāng)前時間和目標(biāo)發(fā)電量需求設(shè)定點信號可以將達(dá)到的時間之間使用的一組發(fā)電量需求設(shè)定點信號)。因此，系統(tǒng)操作者20可提供給電力工廠，例如，電力工廠14，將來某個點將達(dá)到的新目標(biāo)發(fā)電量需求設(shè)定點和變化速率，在該速率上，電力工廠14的功率輸出將在當(dāng)前時間和目標(biāo)發(fā)電量需求設(shè)定點信號將要達(dá)到的時間之間變化。一般而言，由系統(tǒng)操作者20提供到任何特定電力工廠12、14、16的變化速率可基于(即可等于或小于)允許的或規(guī)定的速率的最大值，在該速率上，這些工廠可以改變它們的功率輸出，當(dāng)工廠12、14、16上線或被許可或注冊以調(diào)節(jié)控制時，其可被工廠
12、14、16提供到系統(tǒng)操作者20。但是，在其他情形下，系統(tǒng)操作者20可在多個定期的時間(諸如每分鐘一次，每10分鐘一次等)提供給每個工廠12、14、16以新發(fā)電量需求設(shè)定點，新的發(fā)電量需求在每個時間被計算以處于每個電力工廠的規(guī)定的或允許的變化速率內(nèi)。無論如何，參考圖1，系統(tǒng)操作者20可以周期地或以非固定時間提供新發(fā)電量需求設(shè)定點信號到工廠12、14、16的每一個，并且這些發(fā)電量需求設(shè)定點信號可包括發(fā)電量需求設(shè)定點，其可被提供到處于工廠12、14、16的每個內(nèi)的發(fā)電量需求計算機(LDC)22。工廠12、14、16內(nèi)的LDC可使用發(fā)電量需求設(shè)定點作為被用于控制工廠內(nèi)的每個發(fā)電單元的主要控制信號。如對工廠14所圖示的，在這種情況下，其可以是運行鍋爐的蒸汽渦輪機電力工廠，LDC22使用所接收的發(fā)電量需求設(shè)定點來生成發(fā)電量需求索引，其然后可被提供到工廠14內(nèi)的渦輪機主控控制單元24和鍋爐主控控制單元26。如圖1所示，渦輪機主控控制單元24可使用LDC索引和基于模型的控制來控制渦輪機閥28和旁路閥30，還有附加的或其他被使用來基于由工廠的鍋爐系統(tǒng)生成的蒸汽來生成電力的渦輪機設(shè)備。以類似的方式，鍋爐主控控制單元26可使用由LDC22提供的LDC索引和基于模型的控制來計算使用在鍋爐系統(tǒng)內(nèi)的燃料流，空氣流和/或水流要求信號32以控制風(fēng)扇34、研磨機36、泵38、閥40以及鍋爐系統(tǒng)內(nèi)的其他設(shè)備的運行，從而運行鍋爐以產(chǎn)生在特定發(fā)電容量下驅(qū)動渦輪機所需的蒸汽壓強的量。使用在發(fā)電系統(tǒng)中的用來控制生成的發(fā)電量的基于模型的控制技術(shù)(諸如那些與渦輪機主控24和鍋爐主控26協(xié)同使用的)可提供顯著的優(yōu)點，相比于傳統(tǒng)使用的控制技術(shù)諸如比例積分微分(PID)控制。發(fā)電系統(tǒng)的鍋爐和其他組件具有內(nèi)在的滯后響應(yīng)時間。由于PID控制技術(shù)一般是被動的，所以慢組件響應(yīng)被惡化。因此，只有在設(shè)定點和過程變量(例如節(jié)流閥壓強，單元發(fā)電量，兆瓦特等)間的差異的存在時，修正的操作才開始發(fā)生。即使具有附加的對PID控制的增強，諸如前饋和“踢者”組件，升高到要求的發(fā)電量需求的響應(yīng)時間仍舊還不夠精確或有效，因此增加了發(fā)電系統(tǒng)的操作成本并削減了發(fā)電系統(tǒng)的收益。另一方面，各種發(fā)電工廠部分(例如，渦輪機和/或鍋爐)的基于模型的控制可以增加生成要求的發(fā)電量的效率和精確度，并減少上升時間。在一個實施例中，渦輪機主控控制單元24和/或鍋爐主控控制單元26的基于模型的控制每個可分別包括一個相應(yīng)的動態(tài)矩陣控制器，其具有一個或多個存儲在其上的用于生成控制信號的分別的模型。給定要求的發(fā)電量需求，動態(tài)矩陣控制器可直接地基于一個或多個分別的模型來控制渦輪機主控24和/或鍋爐主控26達(dá)到要求的配置，而不用通過執(zhí)行PID控制技術(shù)所要求的耗時的差異線性計算和被動的尋找受控變量來控制渦輪機主控24和/或鍋爐主控26。就其本身而言，修正操作可以是瞬時的而不是被動的。進(jìn)一步地，這里公開的基于模型的控制技術(shù)的階梯形(step-like)的響應(yīng)可允許發(fā)電量生成系統(tǒng)以較低的上沖或下沖來提高和降低所生成的發(fā)電量。更進(jìn)一步地，在基于模型控制技術(shù)中所使用的一個或多個模型可在它們被裝載后被準(zhǔn)備立即使用，而PID控制技術(shù)要求在它們被使用前進(jìn)行相當(dāng)多的調(diào)節(jié)。因為至少這些原因，生成的發(fā)電量可更有效和更及時的調(diào)度，因而導(dǎo)致顯著的成本節(jié)約。圖2表示用來在發(fā)電系統(tǒng)或工廠，諸如圖1的工廠12、14、16中提供基于模型的發(fā)電量控制的動態(tài)矩陣控制器(DMC) 100的總體框圖的實施例。例如，圖2所示的DMC 100的特定實例可被包括在渦輪機主控控制單元24內(nèi)，或與渦輪機主控控制單元24 —起運行，并且DMC 100的相同或不同實例可被包括在鍋爐主控控制單元26內(nèi)或與鍋爐主控控制單元26 一起運行。在一個實施例中，渦輪機主控24可包括動態(tài)矩陣控制器100的第一實例，而鍋爐主控26可包括動態(tài)矩陣控制器100的不同實例。動態(tài)矩陣控制器100可包括一個或多個輸入102a_102f以接收來自發(fā)電系統(tǒng)的各種信號。在一個實施例中，DMC 100包括輸入102a,在102a處,指不發(fā)電量需求的信號可被接收。例如，輸入102a可接收相應(yīng)于來自LDC22的LDC索引的信號。在一些實施例中，DMC 100可接收一個或多個附加輸入102b_102f。在一個實施例中，DMC 100可包括輸入102b，通過輸入102b，指示用于發(fā)電量生成系統(tǒng)的過程變量的當(dāng)前值的信號可被接收，并且可包括輸入102c，通過輸入102c處，指示過程變量的期望值(例如過程變量的設(shè)定點)的信號可被接收。例如，輸入102b可接收相應(yīng)于節(jié)流閥壓強；到系統(tǒng)的燃料流、空氣流和/或到系統(tǒng)的水流；單元發(fā)電量；生成的功率的量(例如，以兆瓦特或其他合適的度量單位)；或其他合適的過程變量的當(dāng)前值的信號。在一個實施例中，DMC 100包括輸入102d，在輸入102d處，指示用于發(fā)電量生成系統(tǒng)的受控變量的當(dāng)前值的信號可被接收。例如，輸入102d可接收相應(yīng)于代表閥位置、節(jié)氣閥位置或者某個其他的可以影響由發(fā)電系統(tǒng)生成的發(fā)電量控制的受控變量的當(dāng)前值的信號。在一個實施例中，其值被在輸入102d接收的受控變量可相應(yīng)于發(fā)電量生成系統(tǒng)的閥
28、30、40、風(fēng)扇34、研磨機36、泵38或其他實體中的一個或多個。在一個實施例中，相應(yīng)于超過一個受控變量的超過一個信號可在DMC100處被接收。在某些實施例中，DMC100的輸入102e可接收指示干擾變量的信號。干擾變量可相應(yīng)于，例如，煤煙的量、蒸汽的溫度、燃燒爐傾斜的量或者任何其他的可影響由發(fā)電系統(tǒng)生成的發(fā)電量控制的干擾。在一個實施例中，DMC 100的一個或多個輸入102f可接收一個或多個其他信號。在DMC 100處，基于在輸入102a-102f處接收的一個或多個信號的值，動態(tài)矩陣控制例程105可確定控制信號108的值。具體的，動態(tài)矩陣控制例程105可基于模型110確定控制信號108的值，模型110可由以下函數(shù)表示:DQ1, i2,...1n) = c,其中ix相應(yīng)于DMC 100的第χ個輸入處接收的信號的值，而c相應(yīng)于由DMC 100生成的控制信號108的值。在一個實施例中，當(dāng)DMC模型100的實例被包括在圖1的渦輪機主控24內(nèi)時，控制信號108可被提供來控制一個或多個渦輪機閥28，一個或多個旁路閥30，和/或影響渦輪機控制的發(fā)電工廠中的其他實體。在另一個實施例中，當(dāng)DMC模型100的不同實例被包括在圖1的鍋爐主控26內(nèi)時，控制信號108可被提供為控制燃料流，空氣流和/或水流32，一個或多個風(fēng)扇34，管道38，閥30或發(fā)電工廠中的影響鍋爐控制的其他實體。在最小值處，動態(tài)矩陣控制例程105可基于在輸入102a處接收的發(fā)電量需求的值(例如，由LDC22生成的LDC索引)確定控制信號值C。在一些實施例中，除了 LDC索引，控制信號值c可以由基于在輸入102b處接收的用于發(fā)電系統(tǒng)的過程變量的當(dāng)前值和在輸入102c處接收的過程變量的設(shè)定點的值或期望值來確定。就其本身而言，模型110可定義具體發(fā)電量需求、過程變量的具體當(dāng)前值和過程變量設(shè)定點之間的關(guān)系。在一些實施例中，模型110可定義多個發(fā)電量需求值、過程變量的多個可能的當(dāng)前值和過程變量設(shè)定點之間的關(guān)系。在一些實施例中，除了 LDC索引，控制信號值c可以由基于在輸入102d處接收的用于發(fā)電系統(tǒng)的受控變量的當(dāng)前值，在輸入102e處接收的干擾變量的值和/或某個其他信號102f的值來確定。一般的，模型110可定義發(fā)電量需求的多個值和可通過動態(tài)矩陣控制器100的輸入102b-102c接收的信號的多個值(或單獨或組合)之間的一個或多個關(guān)系。
在一個實施例中，由動態(tài)矩陣控制例程105執(zhí)行的函數(shù)D(i1; i2,...1n) = c可相應(yīng)于存儲在DMC 100上的一個或多個模型110。模型110的一個例子如圖3所示。圖3表示發(fā)電工廠或系統(tǒng)的用戶界面上顯示的示例屏幕截圖200。屏幕截圖200包括可被包括在圖2的動態(tài)矩陣控制器內(nèi)的示例模型202。模型202可以是圖2的模型110的實施例的一個例子，例如，并且模型202可被包括在與渦輪機主控24 —起使用的動態(tài)矩陣控制器100的實例中。模型202可基于發(fā)電量或發(fā)電系統(tǒng)的參數(shù)測試而被配置或生成。在如圖3所示的例子中，模型202被表示為過程響應(yīng)205相對于時間208的兩維坐標(biāo)圖，其表示在參數(shù)測試過程中當(dāng)鍋爐輸出改變時在給定的初始系統(tǒng)發(fā)電量下在渦輪機處的節(jié)流閥壓強的響應(yīng)。為確定模型202，參數(shù)測試在給定的初始系統(tǒng)發(fā)電量下被執(zhí)行。在測試過程中，當(dāng)發(fā)電量生成系統(tǒng)在給定的初始系統(tǒng)發(fā)電量下處于穩(wěn)態(tài)運行時，在時間210，發(fā)電量生成系統(tǒng)要求鍋爐輸出中定義的增加。曲線205相應(yīng)于在測試過程中獲取的參數(shù)數(shù)據(jù)。具體的，曲線205相應(yīng)于相對于由于在初始時間210處鍋爐輸出中所需的要求而發(fā)生的在時間208期間渦輪機的節(jié)流閥壓強的響應(yīng)。就其本身而言，曲線圖205描述在已知初始穩(wěn)態(tài)發(fā)電量下的對于定義系統(tǒng)改變的渦輪機的過程響應(yīng)。參數(shù)測試可被重復(fù)以獲取數(shù)據(jù)從而確定、生成或配置一個或多個更精確和完整的模型110。一般的，參數(shù)測試可以針對初始穩(wěn)態(tài)發(fā)電量的各種值以及系統(tǒng)改變的類型的各種值的組合來執(zhí)行，以確定各種過程響應(yīng)。例如，參數(shù)測試可針對不同的初始穩(wěn)態(tài)要求和/或針對在鍋爐輸出要求中的不同改變被執(zhí)行。附加的或替換的，參數(shù)測試可被執(zhí)行以收集除了節(jié)流閥壓強以外的過程響應(yīng)的參數(shù)數(shù)據(jù)。進(jìn)一步附加的或替換的，參數(shù)測試可以針對除了鍋爐輸出要求以外的系統(tǒng)改變來執(zhí)行。參考圖3所示的例子，從多個參數(shù)測試中獲取的數(shù)據(jù)可被用于確定、配置或生成一個或多個相應(yīng)于渦輪機的模型110，包括模型202。該一個或多個的模型110可描述在不同發(fā)電量和不同系統(tǒng)改變下渦輪機的不同過程響應(yīng)的行為。該一個或多個的模型110然后可被裝載到DMC 100中的動態(tài)矩陣控制例程105的實例中或以其他方式為該實例可用，該DMC 100被協(xié)同渦輪機主控24 —起使用。以類似的方式，一個或多個參數(shù)測試可被執(zhí)行以獲取相應(yīng)于鍋爐的各種過程響應(yīng)的參數(shù)數(shù)據(jù)。該獲取的數(shù)據(jù)可被用于確定、配置或生成一個或多個相應(yīng)于鍋爐的模型110。該一個或多個的模型110然后可被裝載到DMC 100中的動態(tài)矩陣控制例程105的實例中或以其他方式為該實例可用，該DMC 100被協(xié)同鍋爐主控26 —起使用。在圖3中，模型202的實施例描述模型110為二維線圖205。但是，可被理解的是，模型110可被描述為以任何需要的形式，諸如除了二維坐標(biāo)圖外的圖，數(shù)學(xué)模型或公式，數(shù)據(jù)的安排，圖畫呈現(xiàn)，或其他適合的形式。在一些實施例中，模型的至少一部分可被選擇并可呈現(xiàn)以用于在用戶界面瀏覽。在一些實施例中，單個模型110可在多個顯示瀏覽上被呈現(xiàn)。進(jìn)一步的，盡管圖3所示的實施例顯示單個模型110，其代表包括在DMC 100中的節(jié)流閥壓強的響應(yīng)，但是在其他實施例中，超過一個的模型110可被包括在DMC 100內(nèi)。該超過一個的模型110的每一個可被顯示,或者是自己單獨的顯示,或者是與其他模型一起顯示。例如，每個模型可相應(yīng)于由發(fā)電系統(tǒng)或工廠生成的發(fā)電量的不同范圍。在另一個實施例中，每個模型可相應(yīng)于不同過程響應(yīng)。在一個實施例中，一個或多個合適的模型110可被選擇以用于生成控制信號108。轉(zhuǎn)到圖2，確定控制信號108的值的動態(tài)矩陣控制例程105可包括一組存儲在DMC100的存儲器112上的計算機可執(zhí)行指令。存儲器112可包括一個或多個非易失的，有形的，計算機可讀介質(zhì)。例如，存儲器112可包括一個或多個程序存儲器，其用于永久的存儲與計算機可執(zhí)行指令相關(guān)的數(shù)據(jù)，和一個或多個隨機存取存儲器，其用于暫時的存儲與計算機可執(zhí)行指令相關(guān)的數(shù)據(jù)。存儲器112可如一個或多個半導(dǎo)體存儲器，磁可讀存儲器，光可讀存儲器，和/或其他有形，非易失性計算機可讀存儲介質(zhì)，例如。存儲器112對處理器115是可存取的，以使處理器115可以執(zhí)行相應(yīng)于動態(tài)矩陣控制例程105的存儲器上的該組指令。模型110可被存儲在與動態(tài)矩陣控制例程105相同的存儲器112上，或被存儲在本地的或移動的可由動態(tài)矩陣控制例程105訪問的不同的存儲器上(未示出)。與動態(tài)矩陣控制例程105的執(zhí)行一起，模型110可由動態(tài)矩陣控制例程105訪問。在一個實施例中，模型110可被更新以反映更新的或需要的參數(shù)數(shù)據(jù)。例如，模型110可隨著工廠數(shù)據(jù)(例如，過程控制數(shù)據(jù)，測量值等)實時的改變而自動修正，當(dāng)閾值到達(dá)時，模型110可自動修正，模型110可以預(yù)先確定的時間間隔自動修正，和/或模型110可以基于用戶命令或指令修正。更新的修正的模型可被存儲在存儲器112內(nèi)以使后續(xù)的更新的控制信號108可基于該修正的模型而確定。圖4表示圖1的電網(wǎng)的實施例的框圖，在其中至少一個工廠12、14、16可在基于模型的發(fā)電量需求控制和PID控制之間轉(zhuǎn)換。在圖4中，僅有工廠14被表示為具有在基于模型的發(fā)電量需求控制和PID控制之間轉(zhuǎn)換的能力，但對于工廠14所闡述的和討論的技術(shù)可被應(yīng)用在工廠12和/或工廠16中。進(jìn)一步，盡管圖4闡述渦輪機主控24和鍋爐主控26都具有在基于模型的發(fā)電量需求控制和PID控制之間轉(zhuǎn)換的能力，在一些實施例中，渦輪機主控24和鍋爐主控26中只有一個可具有在基于模型的發(fā)電量需求控制和PID控制之間轉(zhuǎn)換的能力。更進(jìn)一步地，參考圖4所闡述的和討論的技術(shù)的至少一部分可與圖2的動態(tài)矩陣控制器100 —起使用，或與其他基于模型的控制器一起使用，或與其他類型的基于模型的控制一起使用。為便于討論而非限制的目的，下面圖4的描述包括對圖2的DMC 100的引用。圖4表示基于模型的渦輪機主控24和基于模型的鍋爐主控26的實施例，其中每個都分別在其中支持在基于模型的發(fā)電量需求控制和PID控制之間轉(zhuǎn)換?？紤]到圖4的渦輪機主控24，渦輪機主控24可包括基于模型的控制實體，裝置或系統(tǒng)300t，PID控制實體，裝置或系統(tǒng)302t，和開關(guān)305t，其被配置為激活基于模型的控制實體300t或PID控制實體302t中一個。類似的，圖4的鍋爐主控26可包括基于模型的控制實體，裝置或系統(tǒng)300b，PID控制實體，裝置或系統(tǒng)302b，和開關(guān)305b，其被配置為激活基于模型的控制實體300b或PID控制實體302b中一個?？杀焕斫獾氖?，開關(guān)305t和305b每個都必須是機械開關(guān)，而是每個可以是可編程開關(guān)，電激活開關(guān)或以任何適合方式激活的開關(guān)。在一個實施例中，基于模型的控制實體300t，300b可都被激活而PID控制實體302t，302b都不被激活。在一個實施例中，基于模型的控制實體300t，300b中只有一個被激活而另一個不被激活。在一個實施例中，為可控制地將運行在PID控制技術(shù)302t，302b下的發(fā)電系統(tǒng)轉(zhuǎn)到基于模型的控制技術(shù)300t，300b，第一開關(guān)(例如，開關(guān)305t和開關(guān)305b中的一個)可將其連接從PID控制轉(zhuǎn)移到基于模型的控制，然后順序的，另一開關(guān)可將其連接從PID控制轉(zhuǎn)移到基于模型的控制。在一些實施例中，開關(guān)的激活和去激活是基于用戶輸入的。在一些實施例中，開關(guān)的激活和去激活是自動執(zhí)行的。關(guān)于圖4所示的基于模型的控制實體，裝置或系統(tǒng)300t和300b，每個基于模型的控制實體300t和300b可分別包括DMC 100的實例，其分別利用一組一個或多個模型110。例如，相應(yīng)于渦輪機主控24的基于模型的控制實體300t可包括DMC 100的第一實例，其接收第一組信號(例如，通過輸入102a和一個或多個輸入102b-102f)，并且其還包括相應(yīng)于渦輪機的參數(shù)測試的第一組一個或多個分別的模型110。在一個實施例中，相應(yīng)于鍋爐主控26的基于模型的控制實體300b可包括DMC 100的第二實例，其接收第二組信號(例如，通過輸入102a和一個或多個輸入102b-102f)，并且其還包括相應(yīng)于鍋爐的參數(shù)測試的第二組一個或多個分別的模型110。通常的，DMC100的第一和第二實例可以不同，并且第一和第二組模型和信號也可不同，但是這些不同并非需要的。還有，基于模型的控制實體300t和基于模型的控制實體300b并不僅限于DMC 100的實施例。一般的，任何已知的基于模型的控制策略或?qū)嶓w可被包括在基于模型的控制實體300t和/或基于模型的控制實體300b內(nèi)。在一個實施例中，使用在基于模型的控制實體300t內(nèi)的基于模型的控制策略可不同于在基于模型的控制實體300b內(nèi)所使用的控制策略。關(guān)于圖4中的PID控制實體或路徑302t和302b，相應(yīng)于其的示例PID控制布置310在圖5中表示。在一個實施例中，圖5所示的PID控制裝置、實體、路徑或例程302t和302b都可在PID控制布置310中被激活。在一個實施例中，PID控制裝置、實體、路徑或例程302t和302b中只有一個可在PID控制布置310中被激活。當(dāng)然，圖5中所示的PID控制布置310并非可被與圖4的渦輪機主控24和鍋爐主控26 —起使用的唯一的PID控制裝置。一般的，任何合適的PID控制策略或?qū)嶓w都可被用于渦輪機主控24，鍋爐主控26或渦輪機主控24和鍋爐主控26這兩者的控制，并且相應(yīng)的可由開關(guān)305t和305b激活。圖5所示的實施例中，工廠14可以激活對于渦輪機主控24，鍋爐主控26或渦輪機主控24和鍋爐主控26這兩者的控制(例如，相應(yīng)的通過配置開關(guān)305t和305b)。在PID控制激活之后，由LDC22生成的LDC索引可被使用在兩個分離的控制路徑302t和302b，其中第一控制路徑302t負(fù)責(zé)生成相應(yīng)于圖4的渦輪機主控控制單元24的控制信號，第二控制路徑302b負(fù)責(zé)產(chǎn)生相應(yīng)于圖4的鍋爐主控控制單元26的控制信號。在一些實施例中，PID控制可在渦輪機主控24和鍋爐主控26兩者中都被激活。在一些實施例中，PID控制僅在渦輪機主控24和鍋爐主控26中的一個中被激活。如圖5所示，在一個實施例中，LDC索引可同時被提供到渦輪機控制路徑302t上的前饋控制器50和反饋控制器52，在該情況下，其被連接為處于鍋爐跟隨模式，盡管眾所周知的控制的渦輪機跟隨模式可被替換地使用。在該情況下，反饋控制器52可被指示為PID控制器，盡管其他類型的控制器可被替換使用。一般而言，在一個實施例中，反饋控制器52比較當(dāng)前正在生成的實際發(fā)電量(例如，以兆瓦特或以容量百分比)和LDC索引(其也可以兆瓦特或容量百分比)以生成誤差信號(未示出)。PID控制器52可使用誤差信號來產(chǎn)生第一渦輪機控制信號，其被提供到表示為加法器54的信號組合器。前饋控制器50可運行LDC索引并可產(chǎn)生前饋控制信號，其也被提供到加法器54。在一個實施例中，該反饋控制信號(來自PID控制器52)和前饋控制信號(來自控制器50)可在加法器54中被組合以生成渦輪機控制信號56。在一個例子中，加法器54可運行以加和該前饋和反饋控制信號，并且衡量所加和的信號，如果必須產(chǎn)生對于渦輪機系統(tǒng)合適的主控控制信號。該主控控制信號可被提供到渦輪機閥28，到旁路閥30，和/或工廠12內(nèi)的附加的實體。在PID控制路徑302t的一些實施例中(未示出)，前饋信號控制器50可被忽略以使得PID52的輸出相當(dāng)于渦輪機主控控制信號56。以類似的方式，在一個實施例中，LDC索引可被提供到鍋爐控制路徑302b上的前饋控制器60，同時路徑302b上的反饋控制器62 (被表示為PID控制器)接收壓力設(shè)定點和鍋爐內(nèi)的實際測量壓力的指示。PID控制器62可比較例如鍋爐中的實際測量壓力與壓力設(shè)定點，并可使用任何已知的PID控制技術(shù)來生成反饋控制信號。反饋控制信號可被提供到圖5中所示的作為加法器64的信號組合器。類似的，在一個實施例中，前饋控制器60可使用LDC索引來產(chǎn)生前饋控制信號，其也可被提供到該加法器64。加法器64可運行以組合由PID控制器62產(chǎn)生的反饋控制信號和由控制器60產(chǎn)生的前饋控制信號并形成鍋爐主控控制信號66。當(dāng)然，在一些實施例中，加法器64可運行對兩個接收的控制信號的平均，或加權(quán)平均，并可運行衡量或一些其他組合方式，以生成主控鍋爐控制信號66。主控控制信號可被提供以調(diào)整提供到工廠12的例如燃料，空氣，和/或水流32。PID控制路徑302b的一些實施例中(未示出)，前饋信號控制器60可被忽略以使PID62的輸出相當(dāng)于鍋爐主控控制信號66。圖6表不用于控制發(fā)電系統(tǒng)的生成的發(fā)電量的方法350的實施例。方法350可被在例如，圖1和4中所示的電網(wǎng)中應(yīng)用，諸如在一個或多個工廠12、14、16中，并且方法350可與圖2的動態(tài)矩陣控制器100，圖5的PID控制裝置302t，和/或圖5的PID控制裝置302b—起使用。為了解釋而非限制的目的，方法350參考圖1-5被描述。在一個實施例中，用于控制發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量的方法350可包括啟動目標(biāo)實體或裝置的PID控制352的中止或停止。例如，目標(biāo)裝置可以是發(fā)電系統(tǒng)中的渦輪機。就其本身而言，由渦輪機主控24使用的PID控制的中止可以被啟動352 (例如，通過從PID控制裝置或例程302t斷開開關(guān)305t)。在另一例子中，目標(biāo)裝置可以是發(fā)電系統(tǒng)中的鍋爐，因此由鍋爐主控26使用的PID控制的中止可以被啟動352 (例如，通過從PID控制裝置或例程302b斷開開關(guān)305b)。當(dāng)然，包括在發(fā)電量生成系統(tǒng)中的除了渦輪機或鍋爐外的其他目標(biāo)裝置可被運行(塊352)。PID控制的中止可以例如作為人工命令的結(jié)果而被啟動352，或者PID控制的中止可以被自動地啟動352。在塊355處，目標(biāo)實體或裝置的基于模型的控制可被啟動。例如，如果目標(biāo)實體是渦輪機，渦輪機主控24可使用基于模型控制355開始(例如，通過連接開關(guān)305t到基于模型控制的裝置或例程300t)，而如果目標(biāo)實體是鍋爐，鍋爐主控26可使用基于模型控制355開始(例如，通過連接開關(guān)305b到基于模型控制的裝置或例程300b)。當(dāng)然，包括在發(fā)電量生成系統(tǒng)中的除了渦輪機或鍋爐外的其他目標(biāo)裝置可被運行(塊355)。在一個實施例中，基于模型的控制355可包括動態(tài)矩陣控制，以使諸如DMC100的DMC實例被用于執(zhí)行基于模型的控制，其針對目標(biāo)實體或裝置而被啟動。在一個實施例中，用于控制發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量的方法350可包括啟動第二目標(biāo)實體或裝置的PID控制358的中止或停止。例如，如果第一目標(biāo)裝置是渦輪機，針對其的PID控制被啟動以在塊352處被終止，那么第二目標(biāo)裝置可以是鍋爐并且在鍋爐主控26處的PID控制可被啟動以被終止358。如果第一目標(biāo)裝置是鍋爐，針對其的PID控制被啟動以在塊352處被終止，那么第二目標(biāo)裝置可以是渦輪機并且在渦輪機主控24處的PID控制可被啟動以被終止358。當(dāng)然，包括在發(fā)電量生成系統(tǒng)中的除了渦輪機或鍋爐外的其他第二目標(biāo)裝置可被運行(塊358)。PID控制的中止可以例如作為人工命令的結(jié)果而被啟動358，或者PID控制的中止可以自動地啟動358。在塊360處，第二目標(biāo)實體或裝置的基于模型的控制可被啟動。例如，如果第二目標(biāo)實體是渦輪機，渦輪機主控24可使用基于模型控制開始，而如果第二目標(biāo)實體是鍋爐，鍋爐主控26可使用基于模型控制開始。當(dāng)然，包括在發(fā)電量生成系統(tǒng)中的除了渦輪機或鍋爐外的其他目標(biāo)裝置可被運行(塊360)。在一個實施例中，基于模型的控制352可包括動態(tài)矩陣控制，以使諸如DMC 100的DMC實例被用于執(zhí)行基于模型的控制。在一個實施例中，第一和第二目標(biāo)實體可以順序地被激活以使用基于模型的控制(例如，塊355在塊360前發(fā)生)。該順序的激活可基于用戶輸入，該順序的激活可自動執(zhí)行，或該順序的激活可基于人工和自動指令的組合而被執(zhí)行。在一個實施例中，發(fā)電系統(tǒng)可被切換回PID控制，諸如出于測試目的或在其他情況下。目標(biāo)實體可使用相應(yīng)的開關(guān)來從基于模型的控制切換到PID控制。例如，開關(guān)305t可從激活基于模型的控制300t切換到激活PID控制302t，或開關(guān)305b可從激活基于模型的控制300b切換到激活PID控制302b。在一些實施例中，第一目標(biāo)實體(例如，渦輪機或鍋爐)可在第二目標(biāo)實體從基于模型的控制切換到PID控制之前從基于模型的控制切換到PID控制。該切換可基于用戶輸入，該切換可自動執(zhí)行，或該切換可基于人工和自動指令的組合而被執(zhí)行。同時參考圖4，在一個闡述性而非限制性的實施例中，發(fā)電系統(tǒng)可包括由渦輪機主控24控制的渦輪機和由鍋爐主控26控制的鍋爐，兩個都可單獨在PID控制302t、302b和基于模型的控制300t、300b之間切換。在初始狀態(tài)下，渦輪機主控24和鍋爐主控26都可利用PID控制302t，302b來控制由發(fā)電系統(tǒng)生成的發(fā)電量。例如，圖4的開關(guān)305t和305b可被配置為激活PID控制302t、302b，以使得渦輪機主控24和鍋爐主控26可使用諸如圖5中所示的布置310的PID控制布置來控制。第一目標(biāo)裝置(例如，在該示例性例子中，渦輪機或鍋爐)的PID控制的中止可被啟動(塊352)，并且基于模型的控制可以開始或激活(塊358)，例如，通過配置相應(yīng)的開關(guān)305t或305b以激活各自的基于模型的控制300t或300b。相應(yīng)的，一旦第一目標(biāo)裝置的基于模型的控制300t或300b被激活，發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)的壓強可以改變。但是，為了按由LDC22生成的發(fā)電量需求索引的指示來獲取或維持所需要的發(fā)電量，第二目標(biāo)裝置可基于第一目標(biāo)裝置的基于模型的控制300t或300b而被以基于模型的方式控制(塊358，360)。例如，當(dāng)?shù)谝荒繕?biāo)裝置或?qū)嶓w是渦輪機，相應(yīng)的渦輪機和/或旁路閥28，30可基于發(fā)電量需求索引102a以基于模型方式300t被控制為更開放的或更封閉的。因此，系統(tǒng)中的節(jié)流閥壓強可以改變。例如，如果渦輪機閥被控制為更封閉的，鍋爐處或相應(yīng)于鍋爐的壓強可以增加，而如果渦輪機閥被控制為更開放的，鍋爐處或相應(yīng)于鍋爐的壓強可以減少。但是，如果鍋爐還運行在PID控制302b下，相比于渦輪機基于模型的控制300t的更快的反應(yīng)，對改變的壓強的響應(yīng)將顯著滯后。相應(yīng)的，鍋爐的PID控制302t可被終止或啟動以被終止(塊358)，而針對鍋爐的基于模型的控制300b可被啟動(塊360)。響應(yīng)于該改變的壓強，在塊360處啟動的鍋爐主控26的基于模型的控制300b可更有效的和快速的控制鍋爐，通過控制風(fēng)扇34，研磨機36，管道38，閥40和/或運送到鍋爐的以生成所需的發(fā)電量的燃料，空氣或水的量。在第二個例子中，當(dāng)?shù)谝荒繕?biāo)裝置或?qū)嶓w是鍋爐時，運送到鍋爐的一定量的燃料32可以基于模型的方式300b被控制以基于發(fā)電量需求索引102a改變。因此，系統(tǒng)中的壓強將改變。例如，如果附加燃料被運送到鍋爐，渦輪機處或相應(yīng)于渦輪機的壓力可增加，而如果運送到鍋爐的燃料量減少，渦輪機處或相應(yīng)于渦輪機的壓力可減少。但是，如果鍋爐還處于PID控制302t下，相比于鍋爐基于模型的控制300b的更快的反應(yīng)，對改變的壓強的響應(yīng)將顯著滯后。就其本身而言，渦輪機的PID控制302t可被終止或被啟動以被終止(塊358)，而渦輪機的基于模型的控制300t可被啟動(塊360)。響應(yīng)于該改變的壓強，在塊360處啟動的渦輪機的基于模型的控制300t可更有效的和快速的控制鍋爐，通過控制一個或多個渦輪機閥28和/或一個或多個旁路閥30以生成所需的發(fā)電量。在方法350的一些實施例中，塊358和360可以是可選的。例如，方法350可包括切換僅僅發(fā)電量或發(fā)電系統(tǒng)的第一部分從PID控制到基于模型的控制(例如，塊352，355)，而并不切換第二部分(例如塊358，360)。通常的，但不是必需的，忽略塊358和360的方法350的實施例可在當(dāng)?shù)诙繕?biāo)裝置或?qū)嶓w不能在PID控制和基于模型的控制間切換(例如，根本不支持PID控制的目標(biāo)裝置)時發(fā)生，或在測試情況過程中。在方法350的一些實施例中，塊352和360可以是可選的。例如,一些發(fā)電量或發(fā)電系統(tǒng)，諸如非法系統(tǒng)，可能不會針對各種實體、裝置或部分利用PID控制，而是替代地僅僅針對各種實體、裝置或部分利用基于模型的控制。在這些系統(tǒng)中，第一實體、裝置或部分可使用第一基于模型的控制被控制(塊355)，而第二實體、裝置或部分可使用第二基于模型的控制被控制(塊360)，該第二基于模型的控制是基于第一基于模型的控制的。例如，渦輪機主控24可包括第一基于模型的控制300t，而鍋爐主控26可包括第二基于模型的控制300b，其對應(yīng)的模型110至少部分地基于第一基于模型的控制300t。在另一個例子中，鍋爐主控26可包括第一基于模型的控制300b，而渦輪機主控24可包括第二基于模型的控制300t，其對應(yīng)的模型110至少部分的基于第一基于模型的控制300b。在一個實施例中，被第二基于模型的控制使用的一個或多個模型110可在第一基于模型的控制處于運行中時基于系統(tǒng)的參數(shù)測試而生成。圖7表示用于控制發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量的方法380的實施例。方法380可被在例如，圖1和4中所示的電網(wǎng)中實施，諸如在一個或多個工廠12、14、16中。方法380可與圖2的動態(tài)矩陣控制器100和/或圖5的PID控制裝置302t —起使用。方法380可與圖6的方法一起使用。例如，方法380可與方法350的塊355和/或塊360 —起使用。在一些實施例中，方法380可與除了方法350外的控制由系統(tǒng)生成的發(fā)電量的方法一起使用，或方法380可以是單獨的方法。出于解釋而非限制的目的，方法380參考圖1-5被描述。方法380可包括在動態(tài)矩陣控制器的輸入處接收(塊382)指示發(fā)電量需求的信號。例如，由發(fā)電量需求控制器22生成的信號可在DMC 100的輸入102a處被接收。在一些實施例中，一個或多個信號可在動態(tài)矩陣控制器的一個或多個其他輸入處被接收，諸如指示過程變量的當(dāng)前值的信號102b，指示過程變量的設(shè)定點的信號102c，指示受控變量的當(dāng)前值的信號102d，指示干擾變量的當(dāng)前值的信號102e，和/或某個其他信號102f。動態(tài)矩陣控制器可基于發(fā)電量需求信號的值確定(塊385)控制信號的值。在一個實施例中，動態(tài)矩陣控制器可以以如前面討論的方式使用動態(tài)矩陣控制例程105和/或使用一個或多個適合的模型110確定控制信號的值。在方法380的實施例中，其中除了發(fā)電量需求信號還接收了一個或多個附加信號，動態(tài)矩陣控制器可進(jìn)一步基于該一個或多個信號確定控制信號的值。在塊388處，動態(tài)矩陣控制器可生成控制信號。例如，動態(tài)矩陣控制器100可生成控制信號108。在塊390處，動態(tài)矩陣控制器可基于控制信號來控制由功率或發(fā)電量生成系統(tǒng)生成的發(fā)電量。例如，控制信號108可被提供以控制一個或多個閥28，30或40，一定量的運送到鍋爐32的燃料，空氣和/或水，一個或多個風(fēng)扇34，一個或多個研磨機36，一個或多個管子38，和/或一個或多個包括在功率或發(fā)電量生成系統(tǒng)中影響所生成的發(fā)電量的其他受控的實體或裝置。方法380的一個實施例可由包括至少兩個動態(tài)矩陣控制器的功率或發(fā)電量生成系統(tǒng)使用，其中該至少兩個動態(tài)矩陣控制器的一個被配置為控制該功率或發(fā)電量生成系統(tǒng)的第一實體、裝置或部分，而該至少兩個動態(tài)矩陣控制器的另一個被配置為控制該功率或發(fā)電量生成系統(tǒng)的第二實體。例如，第一動態(tài)矩陣控制器可控制渦輪機，而第二動態(tài)矩陣控制器可控制鍋爐。在該實施例中，方法380的第一實例可參考第一動態(tài)矩陣控制器被執(zhí)行，而方法380的第二實例可參考第二動態(tài)矩陣控制器被執(zhí)行。具體的，第一動態(tài)矩陣控制器可接收指示相應(yīng)于該功率或發(fā)電量生成系統(tǒng)的第一部分的第一過程變量的信號(塊382)。第一動態(tài)矩陣控制器可基于指示發(fā)電量需求的信號，指示第一過程變量的信號，和其他任何附加的接收的信號(例如，過程變量的設(shè)定點，當(dāng)前受控變量值，當(dāng)前干擾變量值，等)確定(塊385)第一控制信號的值,并且該第一動態(tài)矩陣控制器可生成該第一控制信號(塊388)。第二動態(tài)矩陣控制器可接收指示發(fā)電量需求的信號和指示第一個過程變量和相應(yīng)于該功率或發(fā)電量生成系統(tǒng)的第二部分的第二過程變量的信號(塊382)。該第二動態(tài)矩陣控制器可基于指示發(fā)電量需求的信號，指示第一過程變量或第二過程變量的信號，和其他任何附加的接收的信號(例如，過程變量的設(shè)定點，當(dāng)前受控變量值，當(dāng)前干擾變量值，等)確定(塊385)第二控制信號的值。該第二動態(tài)矩陣控制器可生成該第二控制信號(塊388)。該第二控制信號可被提供到該功率或發(fā)電量生成系統(tǒng)(塊390)以與由第一動態(tài)矩陣控制器生成的第一控制信號一起來控制由系統(tǒng)生成的發(fā)電量(塊385)。圖8表不用于生成用在發(fā)電系統(tǒng)的基于模型的控制中的模型的方法400的一個實施例。方法400可被例如與圖1和4中所示的電網(wǎng)，諸如在一個或多個工廠12、14、16中，一起執(zhí)行。方法400可與圖2的動態(tài)矩陣控制器100 —起被執(zhí)行。在一個實施例中，方法400可被用于生成圖2的一個或多個模型110或圖3中所示的示例性模型202。在一些實施例中，方法400可與方法350和/或圖7的方法380 —起被使用。例如，方法400可前置于和/或附加于方法350,以及方法400可前置于和/或附加于方法380。在一些實施例中，方法380可與除了方法350和380外的控制由系統(tǒng)生成的發(fā)電量的方法一起使用，或方法380可以是單獨的方法。出于解釋而非限制的目的，方法380參考圖1-5被描述。在塊402處，參數(shù)測試數(shù)據(jù)可被獲取或接收。該參數(shù)測試數(shù)據(jù)可使用參考圖3前面描述的技術(shù)生成或獲取，并且該參數(shù)測試數(shù)據(jù)可被存儲在數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，諸如存儲器112內(nèi)，在不同的本地數(shù)據(jù)存儲區(qū)域中，或在遠(yuǎn)程存儲器設(shè)備中(未示出)。在一個實施例中，該參數(shù)測試數(shù)據(jù)可從該數(shù)據(jù)存儲器設(shè)備取回或接收。在塊405，一個或多個模型可基于該參數(shù)測試數(shù)據(jù)被確定、配置和/或生成。在一個實施例中，對于不同范圍的初始穩(wěn)態(tài)發(fā)電量，對于不同等級或類型的系統(tǒng)改變，或?qū)τ诓煌倪^程響應(yīng)，不同的模型可被確定。在塊408處，該一個或多個確定的或生成的模型可被存儲以使所述模型可由動態(tài)矩陣控制器100和/或動態(tài)矩陣控制例程105本地的或遠(yuǎn)程的存取。在一個實施例中，該一個或多個模型可被存儲在存儲器112內(nèi)。在一個實施例中，該一個或多個模型的第一部分可被本地存儲(例如，如模型110)，該一個或多個模型的第二部分可被遠(yuǎn)程存儲在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲設(shè)備(未示出)。方法300可包括可選塊410-415。在塊410處，存儲的模型可被修正、更新或替換。例如，該一個或多個存儲的模型的至少一部分可基于獲取的數(shù)據(jù)實時被修正或更新，或一個或多個模型可基于獲取的數(shù)據(jù)實時自動修正。在另一實施例中，一個或多個存儲的模型可以確定的時間間隔被替換或至少部分的更新。在其他實施例中，當(dāng)達(dá)到閾值時，或當(dāng)接收到替換或更新模型的用戶請求時，一個或多個存儲的模型可基于附加數(shù)據(jù)被替換或至少部分的更新。修正的模型可被存儲以使所述模型可由動態(tài)矩陣控制器100和/或動態(tài)矩陣控制例程105本地的或遠(yuǎn)程的存取。在塊415處，后續(xù)的更新的控制信號可基于該一個或多個修正的模型被生成。例如，動態(tài)矩陣控制器100可基于修正的模型和發(fā)電量需求索引102a生成后續(xù)的更新的控制信號108以控制由發(fā)電系統(tǒng)生成的發(fā)電量。盡管發(fā)電量的動態(tài)矩陣控制的前面描述已經(jīng)在控制發(fā)電工廠，具體的，鍋爐和渦輪機運行的發(fā)電工廠的背景中描述，這些基于模型的控制技術(shù)可被使用在其他過程控制系統(tǒng)，諸如在使用來控制工業(yè)或制造過程的工業(yè)過程控制系統(tǒng)。更具體地，該控制方法可被使用在任何接收多個設(shè)定點改變并控制慢速反應(yīng)設(shè)備的過程工廠或控制系統(tǒng)。例如，基于模型的控制技術(shù)可被應(yīng)用到用于減少NOx(氧化一氮和二氧化氮)的氨控制，鼓(drum)等級控制，燃爐壓強控制，和/或燃?xì)饷摿?，舉例來說。進(jìn)一步的，盡管前述文字給出了本發(fā)明的多個不同實施例的詳細(xì)描述，應(yīng)該理解的是，本發(fā)明的范圍由本專利的結(jié)尾處提出的權(quán)利要求的詞語和它們的同義詞所定義。該詳細(xì)的描述被解釋為僅僅示例性的而不描述本發(fā)明的每個可能的實施例，因為描述每個可能的實施例將是不現(xiàn)實的，如果不是不可能的話。多種替換實施例可被應(yīng)用，使用當(dāng)前技術(shù)或本專利申請日之后研發(fā)的技術(shù)，其還將落入定義本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍。通過例子，而非限制，本公開這里考慮至少以下方面:一種控制由發(fā)電系統(tǒng)生成的發(fā)電量的方法，包括在動態(tài)矩陣控制器的輸入處接收指示發(fā)電量需求的信號；由所述動態(tài)矩陣控制器基于所述指示所述發(fā)電量需求的信號和存儲在所述動態(tài)矩陣控制器的存儲器內(nèi)的模型確定控制信號的值；由所述動態(tài)矩陣控制器生成所述控制信號；以及基于所述控制信號控制由所述發(fā)電系統(tǒng)生成的所述發(fā)電量。根據(jù)前述方面的方法，還包括在所述動態(tài)矩陣控制器的附加輸入處接收指示用在所述發(fā)電系統(tǒng)中的過程變量的設(shè)定點的信號和指示所述過程變量的當(dāng)前值的信號；以及其中確定所述控制信號的所述值是進(jìn)一步基于所述指示所述過程變量的所述設(shè)定點的信號和所述指示所述過程變量的所述當(dāng)前值的信號的。根據(jù)前述方面中任意的方法，其中，所述過程變量為相應(yīng)于所述發(fā)電系統(tǒng)的第一部分的第一過程變量，所述動態(tài)矩陣控制器為第一動態(tài)矩陣控制器，所述模型為第一模型，并且所述控制信號為第一控制信號；以及所述方法進(jìn)一步包括在第二動態(tài)矩陣控制器的輸入處接收所述指示所述發(fā)電量需求的信號、指示相應(yīng)于所述發(fā)電系統(tǒng)的第二部分的第二過程變量的設(shè)定點的信號和指示所述第二過程變量的當(dāng)前值的信號；由所述第二動態(tài)矩陣控制器基于所述指示所述發(fā)電量需求的信號、所述指示所述第二過程變量的所述設(shè)定點的信號、所述指示所述第二過程變量的所述當(dāng)前值的信號和存儲在所述第二動態(tài)矩陣控制器的存儲器內(nèi)的第二模型確定第二控制信號的值；以及由所述第二動態(tài)矩陣控制器生成所述第二控制信號；以及基于所述第一控制信號和所述第二控制信號控制由所述發(fā)電系統(tǒng)生成的所述發(fā)電量。根據(jù)前述方面中任意的方法，其中所述發(fā)電系統(tǒng)的所述第一部分相應(yīng)于渦輪機或鍋爐中的一個，并且其中所述發(fā)電系統(tǒng)的所述第二部分相應(yīng)于渦輪機或鍋爐中的另外一個。根據(jù)前述方面中任意的方法，其中所述第一過程變量或所述第二過程變量中的一個相應(yīng)于所述發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)的節(jié)流閥壓強，所述第一過程變量或所述第二過程變量中的另外一個相應(yīng)于運送到所述發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)的燃料的量。根據(jù)前述方面中任意的方法，其中確定所述控制信號的所述值是進(jìn)一步基于附加信號，所述附加信號指示干擾變量的當(dāng)前值并且是在所述動態(tài)矩陣控制器的相應(yīng)的輸入處接收的。根據(jù)前述方面中任意的方法，其中基于所述指示所述干擾變量的所述當(dāng)前值的附加信號確定所述控制信號的所述值包括基于指示下述值中的至少一個確定所述控制信號的所述值:煤煙的量、蒸汽溫度、或燃燒器傾斜的量。根據(jù)前述方面中任意的方法，還包括基于對所述發(fā)電系統(tǒng)的至少一部分的參數(shù)測試來確定所述模型的配置的至少一部分；以及將所述模型存儲在所述動態(tài)矩陣控制器的所述存儲器中。根據(jù)前述方面中任意的方法，還包括修正所述模型，將所述修正的模型存儲在所述動態(tài)矩陣控制器的所述存儲器中，基于所述修正的模型生成后續(xù)的控制信號，并且基于所述后續(xù)的控制信號控制所述發(fā)電系統(tǒng)的所述發(fā)電量。根據(jù)前述方面中任意的方法，其中基于存儲在所述動態(tài)矩陣控制器的所述存儲器內(nèi)的所述模型確定所述控制信號的所述值包括基于存儲在所述動態(tài)矩陣控制器的所述存儲器中的模型確定所述控制信號的所述值，并且所述模型定義過程變量、受控變量和所述發(fā)電量需求之間的關(guān)系。一種控制由發(fā)電系統(tǒng)生成的發(fā)電量的方法，包括:
由第一動態(tài)矩陣控制器基于發(fā)電量需求和存儲在所述第一動態(tài)矩陣控制器的存儲器中的第一模型生成第一控制信號；由第二動態(tài)矩陣控制器基于所述發(fā)電量需求和存儲在所述第二動態(tài)矩陣控制器的存儲器中的第二模型生成第二控制信號；以及，基于所述第一控制信號和所述第二控制信號控制所述發(fā)電系統(tǒng)的所述發(fā)電量。根據(jù)前述方面中任意的方法，基于所述第一控制信號和所述第二控制信號控制所述發(fā)電系統(tǒng)的所述發(fā)電量包括基于所述第一控制信號控制所述發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)的節(jié)流閥壓強或運送到所述發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)的燃料的量中的一個，以及基于所述第二控制信號控制所述發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)的所述節(jié)流閥壓強或運送到所述發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)的燃料的所述量中的另外一個。根據(jù)前述方面中任意的方法，其中生成所述第一控制信號是進(jìn)一步基于相應(yīng)于所述發(fā)電系統(tǒng)的第一部分的第一變量的；以及生成所述第二控制信號是進(jìn)一步基于相應(yīng)于所述發(fā)電系統(tǒng)的第二部分的第二變量的。根據(jù)前述方面中任意的方法，其中基于相應(yīng)于所述發(fā)電系統(tǒng)的所述第一部分的所述第一變量生成所述第一控制信號包括基于相應(yīng)于所述發(fā)電系統(tǒng)的渦輪機或鍋爐中的一個的所述第一變量生成所述第一控制信號；以及基于相應(yīng)于所述發(fā)電系統(tǒng)的所述第二部分的所述第二變量生成所述第二控制信號包括基于相應(yīng)于所述發(fā)電系統(tǒng)的所述渦輪機或所述鍋爐中的另外一個的所述第二變量生成所述第二控制信號。根據(jù)前述方面中任意的方法，還包括還包括啟動所述發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)的PID(比例積分微分)控制例程的中止，其中所述PID控制例程基于所述第一變量；以及其中由所述第一動態(tài)矩陣控制器基于所述第一變量生成所述第一控制信號是在基于所述第一變量的所述PID控制例程的中止已被啟動之后發(fā)生的。根據(jù)前述方面中任意的方法，還包括在所述第一動態(tài)矩陣控制器處接收指示所述第一變量的當(dāng)前值的信號和指示所述第一變量的期望值的信號；以及在所述第二動態(tài)矩陣控制器處接收指示所述第二變量的當(dāng)前值的信號和指示所述第二變量的期望值的信號；以及其中進(jìn)一步基于所述第一變量生成所述第一控制信號包括基于所述指示所述第一變量的所述當(dāng)前值的信號和所述指示所述第一變量的所述期望值的信號、連同所述發(fā)電量需求和所述第一模型一起生成所述第一控制信號，以及進(jìn)一步基于所述第二變量生成所述第二控制信號包括基于所述指示所述第二變量的所述當(dāng)前值的信號和所述指示所述第二變量的所述期望值的信號、連同所述發(fā)電量需求和所述第二模型一起生成所述第二控制信號。根據(jù)前述方面中任意的方法，其中所述第一變量為第一過程變量，所述第二變量為第二過程變量，并且以下至少一個:生成所述第一控制信號是進(jìn)一步基于指示在所述第一動態(tài)矩陣控制器處接收的第一干擾變量的當(dāng)前值的信號的；生成所述第一控制信號是進(jìn)一步基于指示在所述第一動態(tài)矩陣控制器處接收的第一受控變量的當(dāng)前值的信號的；
生成所述第二控制信號是進(jìn)一步基于指示在所述第二動態(tài)矩陣控制器處接收的第二干擾變量的當(dāng)前值的信號的；或生成所述第二控制信號是進(jìn)一步基于指示在所述第二動態(tài)矩陣控制器處接收的第二受控變量的當(dāng)前值的信號的。根據(jù)前述方面中任意的方法，還包括以下至少一個:修正所述第一模型，將所述修正的第一模型存儲在所述第一動態(tài)矩陣控制器的所述存儲器中，基于所述修正的第一模型生成更新的第一控制信號，并且基于所述更新的第一控制信號控制所述發(fā)電系統(tǒng)的所述發(fā)電量；或修正所述第二模型，將所述修正的第二模型存儲在所述第二動態(tài)矩陣控制器的所述存儲器中，基于所述修正的第二模型生成更新的第二控制信號，并且基于所述更新的第二控制信號控制所述發(fā)電系統(tǒng)的所述發(fā)電量。根據(jù)前述方面中任意的方法，還包括以下至少一個:獲取相應(yīng)于所述發(fā)電系統(tǒng)的第一參數(shù)數(shù)據(jù)并基于所述第一參數(shù)數(shù)據(jù)生成所述第一模型；或獲取相應(yīng)于所述發(fā)電系統(tǒng)的第二參數(shù)數(shù)據(jù)并基于所述第一參數(shù)數(shù)據(jù)和所述第二參數(shù)數(shù)據(jù)中的至少一個生成所述第二模型。一種發(fā)電系統(tǒng)，包括動態(tài)矩陣控制器，其包括輸入，用以接收指示用于所述發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量需求的信號，存儲器，用以存儲模型，動態(tài)矩陣控制例程，被配置為基于所述模型和所述發(fā)電量需求的值確定控制信號的值，輸出，用以提供所述控制信號來控制由所述發(fā)電系統(tǒng)生成的發(fā)電量。根據(jù)前述方面中任意的發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述輸入為第一輸入；所述動態(tài)矩陣控制器還包括第二輸入和第三輸入，所述第二輸入用以接收指示使用在所述發(fā)電系統(tǒng)中的過程變量的當(dāng)前值的信號，所述第三輸入用以接收指示所述過程變量的期望值的信號；以及所述動態(tài)矩陣控制例程被配置為基于所述模型、所述發(fā)電量需求的所述值、所述過程變量的所述當(dāng)前值和所述過程變量的所述期望值確定所述控制信號的所述值。根據(jù)前述方面中任意的發(fā)電系統(tǒng)，其中所述動態(tài)矩陣控制例程被配置為基于所述模型、所述發(fā)電量需求的所述值、所述過程變量的所述當(dāng)前值、所述過程變量的所述期望值和使用在所述發(fā)電系統(tǒng)中的干擾變量的當(dāng)前值確定所述控制信號的所述值。根據(jù)前述方面中任意的發(fā)電系統(tǒng)，其中所述干擾變量的所述當(dāng)前值相應(yīng)于以下至少一個:煤煙吹除的量、蒸汽溫度或燃燒器傾斜的量。根據(jù)前述方面中任意的發(fā)電系統(tǒng)，其中所述動態(tài)矩陣控制器為第一動態(tài)矩陣控制器，所述過程變量為第一過程變量，所述動態(tài)矩陣控制例程為第一動態(tài)矩陣控制例程，并且所述控制信號為第一控制信號；以及其中所述發(fā)電系統(tǒng)還包括第二動態(tài)矩陣控制器，所述第二動態(tài)矩陣控制器包括:第一輸入，用以接收指示用在所述發(fā)電系統(tǒng)中的第二過程變量的當(dāng)前值的信號，第二輸入，用以接收指示所述第二過程變量的期望值的信號，第三輸入，用以接收指示所述發(fā)電量需求的所述信號，存儲器，用以存儲第二模型，第二動態(tài)矩陣控制例程，被配置為基于所述第二模型、所述發(fā)電量需求的所述值、所述第二過程變量的所述當(dāng)前值和所述第二過程變量的所述期望值確定第二控制信號的值，以及輸出，用以提供所述第二控制信號來和所述第一控制信號一起控制由所述發(fā)電系統(tǒng)生成的所述發(fā)電量。根據(jù)前述方面中任意的發(fā)電系統(tǒng)，其中所述第一動態(tài)矩陣控制器和所述第二動態(tài)矩陣控制器被順序地激活。根據(jù)前述方面中任意的發(fā)電系統(tǒng)，其中所述第一動態(tài)矩陣控制器和所述第二動態(tài)矩陣控制器的順序激活是基于用戶輸入的。根據(jù)前述方面中任意的發(fā)電系統(tǒng)，還包括渦輪機以及與所述渦輪機流體連接的鍋爐；以及其中所述控制信號由所述動態(tài)矩陣控制器的輸出來提供，以控制所述渦輪機的節(jié)流閥壓強或運送到所述鍋爐的燃料的量中的一個。根據(jù)前述方面中任意的發(fā)電系統(tǒng)，其中所述控制信號由所述動態(tài)矩陣控制器的所述輸出來提供，以控制相應(yīng)于所述渦輪機的所述節(jié)流閥壓強或運送到所述鍋爐的燃料的所述量中的那個的閥門、風(fēng)扇、研磨機、或泵中的至少一個。根據(jù)前述方面中任意的發(fā)電系統(tǒng)，還包括開關(guān)，其用于指示:所述渦輪機的所述節(jié)流閥壓強或運送到所述鍋爐的燃料的所述量中的那個將被由所述動態(tài)矩陣控制器的所述輸出提供的所述控制信號所控制，或所述渦輪機的所述節(jié)流閥壓強或運送到所述鍋爐的燃料的所述量中的那個將被由比例積分微分(PID)控制實體提供的控制信號所控制。根據(jù)前述方面中任意的發(fā)電系統(tǒng)，其中所述動態(tài)矩陣控制器為第一動態(tài)矩陣控制器，所述模型為第一模型，并且所述控制信號為第一控制信號；以及所述發(fā)電系統(tǒng)還包括具有提供第二控制信號的輸出的第二動態(tài)矩陣控制器，所述第二控制信號控制所述渦輪機的所述節(jié)流閥壓強或運送到所述鍋爐的燃料的所述量中的另外一個，所述第二控制信號是基于存儲在所述第二動態(tài)矩陣控制器的存儲器內(nèi)的第二模型的。根據(jù)前述方面中任意的發(fā)電系統(tǒng)，其中存儲在所述動態(tài)矩陣控制器的所述存儲器內(nèi)的所述模型被基于參數(shù)測試配置。根據(jù)前述方面中任意的發(fā)電系統(tǒng)，其中存儲在所述動態(tài)矩陣控制器的所述存儲器內(nèi)的所述模型是可實時修正的。因此，在這里描述的技術(shù)和結(jié)構(gòu)中，很多修正和變形可被做出而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。相應(yīng)的，應(yīng)該理解的是這里描述的方法僅僅是示例性的而并非限制本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種控制由發(fā)電系統(tǒng)生成的發(fā)電量的方法，包括: 在動態(tài)矩陣控制器的輸入處接收指示發(fā)電量需求的信號； 由所述動態(tài)矩陣控制器基于所述指示所述發(fā)電量需求的信號和存儲在所述動態(tài)矩陣控制器的存儲器內(nèi)的模型確定控制信號的值； 由所述動態(tài)矩陣控制器生成所述控制信號；以及， 基于所述控制信號控制由所述發(fā)電系統(tǒng)生成的所述發(fā)電量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在所述動態(tài)矩陣控制器的附加輸入處接收指示用在所述發(fā)電系統(tǒng)中的過程變量的設(shè)定點的信號和指示所述過程變量的當(dāng)前值的信號；以及 其中確定所述控制信號的所述值是進(jìn)一步基于所述指示所述過程變量的所述設(shè)定點的信號和所述指示所述過程變量的所述當(dāng)前值的信號的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中: 所述過程變量為相應(yīng)于所述發(fā)電系統(tǒng)的第一部分的第一過程變量，所述動態(tài)矩陣控制器為第一動態(tài)矩陣控制器，所述模型為第一模型，并且所述控制信號為第一控制信號；以及 所述方法進(jìn)一步包括: 在第二動態(tài)矩陣控制器的輸入處接收所述指示所述發(fā)電量需求的信號、指示相應(yīng)于所述發(fā)電系統(tǒng)的第二部分的 第二過程變量的設(shè)定點的信號和指示所述第二過程變量的當(dāng)前值的信號； 由所述第二動態(tài)矩陣控制器基于所述指示所述發(fā)電量需求的信號、所述指示所述第二過程變量的所述設(shè)定點的信號、所述指示所述第二過程變量的所述當(dāng)前值的信號和存儲在所述第二動態(tài)矩陣控制器的存儲器內(nèi)的第二模型確定第二控制信號的值；以及 由所述第二動態(tài)矩陣控制器生成所述第二控制信號；以及 基于所述第一控制信號和所述第二控制信號控制由所述發(fā)電系統(tǒng)生成的所述發(fā)電量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述發(fā)電系統(tǒng)的所述第一部分相應(yīng)于渦輪機或鍋爐中的一個，并且其中所述發(fā)電系統(tǒng)的所述第二部分相應(yīng)于渦輪機或鍋爐中的另外一個。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述第一過程變量或所述第二過程變量中的一個相應(yīng)于所述發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)的節(jié)流閥壓強，所述第一過程變量或所述第二過程變量中的另外一個相應(yīng)于運送到所述發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)的燃料的量。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中確定所述控制信號的所述值是進(jìn)一步基于附加信號，所述附加信號指示干擾變量的當(dāng)前值并且是在所述動態(tài)矩陣控制器的相應(yīng)的輸入處接收的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中基于所述指示所述干擾變量的所述當(dāng)前值的附加信號確定所述控制信號的所述值包括基于指示下述值中的至少一個確定所述控制信號的所述值:煤煙的量、蒸汽溫度、或燃燒器傾斜的量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 基于對所述發(fā)電系統(tǒng)的至少一部分的參數(shù)測試來確定所述模型的配置的至少一部分；以及 將所述模型存儲在所述動態(tài)矩陣控制器的所述存儲器中。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括:修正所述模型，將所述修正的模型存儲在所述動態(tài)矩陣控制器的所述存儲器中，基于所述修正的模型生成后續(xù)的控制信號，并且基于所述后續(xù)的控制信號控制所述發(fā)電系統(tǒng)的所述發(fā)電量。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中基于存儲在所述動態(tài)矩陣控制器的所述存儲器內(nèi)的所述模型確定所述控制信號的所述值包括基于存儲在所述動態(tài)矩陣控制器的所述存儲器中的模型確定所述控制信號的所述值，并且所述模型定義過程變量、受控變量和所述發(fā)電量需求之間的關(guān)系。
11.一種控制由發(fā)電系統(tǒng)生成的發(fā)電量的方法，包括: 由第一動態(tài)矩陣控制器基于發(fā)電量需求和存儲在所述第一動態(tài)矩陣控制器的存儲器中的第一模型生成第一控制信號； 由第二動態(tài)矩陣控制器基于所述發(fā)電量需求和存儲在所述第二動態(tài)矩陣控制器的存儲器中的第二模型生成第二控制信號；以及 基于所述第一控制信號和所述第二控制信號控制所述發(fā)電系統(tǒng)的所述發(fā)電量。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中基于所述第一控制信號和所述第二控制信號控制所述發(fā)電系統(tǒng)的所述發(fā)電量包括: 基于所述第一控制信號控制所述發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)的節(jié)流閥壓強或運送到所述發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)的燃料的量中的一個，以及 基于所述第二控制信號控制所述發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)的所述節(jié)流閥壓強或運送到所述發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)的燃料的所述量中的另外一個。
13.根據(jù)權(quán)利要求 11所述的方法，其中: 生成所述第一控制信號是進(jìn)一步基于相應(yīng)于所述發(fā)電系統(tǒng)的第一部分的第一變量的；以及 生成所述第二控制信號是進(jìn)一步基于相應(yīng)于所述發(fā)電系統(tǒng)的第二部分的第二變量的。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中: 基于相應(yīng)于所述發(fā)電系統(tǒng)的所述第一部分的所述第一變量生成所述第一控制信號包括基于相應(yīng)于所述發(fā)電系統(tǒng)的渦輪機或鍋爐中的一個的所述第一變量生成所述第一控制信號；以及 基于相應(yīng)于所述發(fā)電系統(tǒng)的所述第二部分的所述第二變量生成所述第二控制信號包括基于相應(yīng)于所述發(fā)電系統(tǒng)的所述渦輪機或所述鍋爐中的另外一個的所述第二變量生成所述第二控制信號。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法， 還包括啟動所述發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)的PID(比例積分微分)控制例程的中止，其中所述PID控制例程基于所述第一變量；以及 其中由所述第一動態(tài)矩陣控制器基于所述第一變量生成所述第一控制信號是在基于所述第一變量的所述PID控制例程的中止已被啟動之后發(fā)生的。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括: 在所述第一動態(tài)矩陣控制器處接收指示所述第一變量的當(dāng)前值的信號和指示所述第一變量的期望值的信號；以及 在所述第二動態(tài)矩陣控制器處接收指示所述第二變量的當(dāng)前值的信號和指示所述第二變量的期望值的信號；以及其中: 進(jìn)一步基于所 述第一變量生成所述第一控制信號包括基于所述指示所述第一變量的所述當(dāng)前值的信號和所述指示所述第一變量的所述期望值的信號、連同所述發(fā)電量需求和所述第一模型一起生成所述第一控制信號，以及 進(jìn)一步基于所述第二變量生成所述第二控制信號包括基于所述指示所述第二變量的所述當(dāng)前值的信號和所述指示所述第二變量的所述期望值的信號、連同所述發(fā)電量需求和所述第二模型一起生成所述第二控制信號。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述第一變量為第一過程變量，所述第二變量為第二過程變量，并且以下至少一個: 生成所述第一控制信號是進(jìn)一步基于指示在所述第一動態(tài)矩陣控制器處接收的第一干擾變量的當(dāng)前值的信號的； 生成所述第一控制信號是進(jìn)一步基于指示在所述第一動態(tài)矩陣控制器處接收的第一受控變量的當(dāng)前值的信號的； 生成所述第二控制信號是進(jìn)一步基于指示在所述第二動態(tài)矩陣控制器處接收的第二干擾變量的當(dāng)前值的信號的；或 生成所述第二控制信號是進(jìn)一步基于指示在所述第二動態(tài)矩陣控制器處接收的第二受控變量的當(dāng)前值的信號的。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括以下至少一個: 修正所述第一模型，將所述修正的第一模型存儲在所述第一動態(tài)矩陣控制器的所述存儲器中，基于所述修正的第一模型生成更新的第一控制信號，并且基于所述更新的第一控制信號控制所述發(fā)電系統(tǒng)的所述發(fā)電量；或 修正所述第二模型，將所述修正的第二模型存儲在所述第二動態(tài)矩陣控制器的所述存儲器中，基于所述修正的第二模型生成更新的第二控制信號，并且基于所述更新的第二控制信號控制所述發(fā)電系統(tǒng)的所述發(fā)電量。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括以下至少一個: 獲取相應(yīng)于所述發(fā)電系統(tǒng)的第一參數(shù)數(shù)據(jù)并基于所述第一參數(shù)數(shù)據(jù)生成所述第一模型；或 獲取相應(yīng)于所述發(fā)電系統(tǒng)的第二參數(shù)數(shù)據(jù)并基于所述第一參數(shù)數(shù)據(jù)和所述第二參數(shù)數(shù)據(jù)中的至少一個生成所述第二模型。
20.一種發(fā)電系統(tǒng),包括: 動態(tài)矩陣控制器，其包括: 輸入，用以接收指示所述發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量需求的信號， 存儲器，用以存儲模型， 動態(tài)矩陣控制例程，被配置為基于所述模型和所述發(fā)電量需求的值確定控制信號的值， 輸出，用以提供所述控制信號來控制由所述發(fā)電系統(tǒng)生成的發(fā)電量。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的發(fā)電系統(tǒng)，其中， 所述輸入為第一輸入； 所述動態(tài)矩陣控制器還包括第二輸入和第三輸入，所述第二輸入用以接收指示用在所述發(fā)電系統(tǒng)中的過程變量的當(dāng)前值的信號，所述第三輸入用以接收指示所述過程變量的期望值的信號；以及 所述動態(tài)矩陣控制例程被配置為基于所述模型、所述發(fā)電量需求的所述值、所述過程變量的所述當(dāng)前值和所述過程變量的所述期望值確定所述控制信號的所述值。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的發(fā)電系統(tǒng)，其中所述動態(tài)矩陣控制例程被配置為基于所述模型、所述發(fā)電量需求的所述值、所述過程變量的所述當(dāng)前值、所述過程變量的所述期望值和用在所述發(fā)電系統(tǒng)中的干擾變量的當(dāng)前值確定所述控制信號的所述值。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的發(fā)電系統(tǒng)，其中所述干擾變量的所述當(dāng)前值相應(yīng)于以下至少一個:煤煙吹除的量、蒸汽溫度或燃燒器傾斜的量。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的發(fā)電系統(tǒng)，其中所述動態(tài)矩陣控制器為第一動態(tài)矩陣控制器，所述過程變量為第一過程變量，所述動態(tài)矩陣控制例程為第一動態(tài)矩陣控制例程，并且所述控制信號為第一控制信號；以及 其中所述發(fā)電系統(tǒng)還包括第二動態(tài)矩陣控制器，所述第二動態(tài)矩陣控制器包括: 第一輸入，用以接收指示用在所述發(fā)電系統(tǒng)中的第二過程變量的當(dāng)前值的信號， 第二輸入，用以接收指示所述第二過程變量的期望值的信號， 第三輸入，用以接收指示所述發(fā)電量需求的所述信號， 存儲器，用以存儲第二模型 ， 第二動態(tài)矩陣控制例程，被配置為基于所述第二模型、所述發(fā)電量需求的所述值、所述第二過程變量的所述當(dāng)前值和所述第二過程變量的所述期望值確定第二控制信號的值，以及 輸出，用以提供所述第二控制信號來和所述第一控制信號一起控制由所述發(fā)電系統(tǒng)生成的所述發(fā)電量。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的發(fā)電系統(tǒng)，其中所述第一動態(tài)矩陣控制器和所述第二動態(tài)矩陣控制器被順序地激活。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的發(fā)電系統(tǒng)，其中所述第一動態(tài)矩陣控制器和所述第二動態(tài)矩陣控制器的順序激活是基于用戶輸入的。
27.根據(jù)權(quán)利要求20所述的發(fā)電系統(tǒng)， 還包括渦輪機以及與所述渦輪機流體連接的鍋爐；以及 其中所述控制信號由所述動態(tài)矩陣控制器的輸出來提供，以控制所述渦輪機的節(jié)流閥壓強或運送到所述鍋爐的燃料的量中的一個。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的發(fā)電系統(tǒng)，其中所述控制信號由所述動態(tài)矩陣控制器的所述輸出來提供，以控制相應(yīng)于所述渦輪機的所述節(jié)流閥壓強或運送到所述鍋爐的燃料的所述量中的那一個的閥門、風(fēng)扇、研磨機、或泵中的至少一個。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的發(fā)電系統(tǒng)，還包括開關(guān)，其用于指示: 所述渦輪機的所述節(jié)流閥壓強或運送到所述鍋爐的燃料的所述量中的那一個將被由所述動態(tài)矩陣控制器的所述輸出提供的所述控制信號所控制，或 所述渦輪機的所述節(jié)流閥壓強或運送到所述鍋爐的燃料的所述量中的那一個將被由比例積分微分(PID)控制實體提供的控制信號所控制。
30.根據(jù)權(quán)利要求27所述的發(fā)電系統(tǒng)，其中所述動態(tài)矩陣控制器為第一動態(tài)矩陣控制器，所述模型為第一模型，并且所述控制信號為第一控制信號；以及 所述發(fā)電系統(tǒng)還包括具有提供第二控制信號的輸出的第二動態(tài)矩陣控制器，所述第二控制信號控制所述渦輪機的所述節(jié)流閥壓強或運送到所述鍋爐的燃料的所述量中的另外一個，所述第二控制信號是基于存儲在所述第二動態(tài)矩陣控制器的存儲器內(nèi)的第二模型的。
31.根據(jù)權(quán)利要求20所述的發(fā)電系統(tǒng)，其中存儲在所述動態(tài)矩陣控制器的所述存儲器內(nèi)的所述模型被基于參數(shù)測試配置。
32.根據(jù)權(quán)利要求20所述的發(fā)電系統(tǒng)，其中存儲在所述動態(tài)矩陣控制器的所述存儲器內(nèi)的所述模型是可實時修正 的。
全文摘要
本發(fā)明涉及基于模型的發(fā)電量需求控制。用于控制由發(fā)電系統(tǒng)生成的發(fā)電量的方法和系統(tǒng)的實施例可包括使用基于模型的控制技術(shù)來控制該系統(tǒng)的至少一部分。該基于模型的控制技術(shù)可包括動態(tài)矩陣控制器(DMC)，其接收作為輸入的發(fā)電量需求和過程變量并基于這些輸入和存儲的模型來生成控制信號。該模型可被基于參數(shù)測試配置，并且是可被修正的。其他輸入也可被用來確定該控制信號。在一個實施例中，渦輪機被第一DMC控制而鍋爐被第二DMC控制，并且由該第一和第二DMC生成的這些控制信號一起被用來控制該生成的發(fā)電量。還公開了用于將該發(fā)電系統(tǒng)從基于比例積分微分的控制轉(zhuǎn)移到基于模型的控制的技術(shù)。
文檔編號G05B19/418GK103092149SQ201210437709
公開日2013年5月8日 申請日期2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者R·A·貝韋里德格 申請人:愛默生過程管理電力和水解決方案公司