一种基于模糊前馈的多级减温水管理方法及系统与流程

本发明涉及多级减温水管理的，具体为一种基于模糊前馈的多级减温水管理方法及系统。

背景技术：

1、当前应用于电厂等工业领域的减温水调节中，传统的减温水管理方法主要依靠pid(proportional integral derivative，比例积分微分)控制器进行调节，但在实际应用中存在以下问题：

2、pid控制器的参数需要根据实际系统的动态特性进行调整，而不同工况下的参数调整常常需要人工干预，耗时耗力；

3、在pid控制下，减温水调节可能存在超调或欠调现象，导致系统温度不稳定，影响机组运行的安全和效率；

4、不同级别减温水调节之间可能存在相互影响和干涉，导致调节不准确，无法保持理想的气温；

5、因此，针对上述问题，本发明提出了一种基于模糊前馈的多级减温水管理方法及系统，旨在提高系统的调节性能和稳定性，降低人工干预成本，确保机组的安全、经济、环保运行。

技术实现思路

1、鉴于上述存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明提供了一种基于模糊前馈的多级减温水管理方法，通过采用实时监控并跟踪各级减温水调门开度信息的技术，确保了减温水系统的精确调控，从而实现了对减温水调门开度的有效管理，提高了减温水系统的运行效率；通过根据减温水调门开度信息计算模糊前馈量，本发明能够预测减温水系统的需求变化，提前做出调整，有效避免了系统响应滞后的问题，提升了减温水管理的实时性和准确性。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于模糊前馈的多级减温水管理方法，包括以下步骤，

4、实时监控并跟踪各级减温水调门开度信息；

5、根据减温水调门开度信息计算模糊前馈量；

6、基于模糊前馈量的应用完成指令调整；

7、根据管理结果进行调节过程的优化。

8、作为本发明所述一种基于模糊前馈的多级减温水管理方法的一种优选方案，其中：所述实时监控并跟踪各级减温水调门开度信息是通过利用传感器实时监测减温水调门的开度信息，并将采集到的减温水调门开度信息进行滤波处理，以确保开度信息的精确性，以便后续模糊前馈量的计算；

9、所述传感器是安装在调门旋转轴，通过测量旋转角度来确定减温水调门的开度，具体实现公式如下：

10、k＝f(s)

11、其中，s表示传感器输出的原始数据，为传感器实时采集到的信息，f(s)表示转换函数，用于将传感器输出的原始数据s转换为减温水调门的开度的角度信息，k表示减温水调门的开度信息，为转换函数的计算结果。

12、作为本发明所述一种基于模糊前馈的多级减温水管理方法的一种优选方案，其中：所述将采集到的减温水调门开度信息进行滤波处理是利用移动平均滤波对收集到的开度信息的平均值进行平滑处理，进而消除瞬时噪声的影响，使得收集到的开度信息更加稳定，具体实现过程如下：

13、通过设定一个大小为n的窗口，代表在计算平均值时采用的数据点的总数量，将采用的数据按照时间序列进行排序；

14、并以当前时间的数据点开始，计算每次窗口内的数据点的平均值，并将计算的平均值作为本次的输出结果；

15、根据时间序列的推移，反复计算每次的平均值，直到所有数据都计算为止，最后的输出结果，则为处理后的开度信息。

16、所述移动平均滤波的具体实现公式如下：

17、

18、其中，n表示窗口大小，用于计算平均值的数据点数量，ki表示在i时刻采集到的减温水调门开度信息，k′表示处理后的减温水调门开度信息，用于后续的模糊前馈量的计算。

19、作为本发明所述一种基于模糊前馈的多级减温水管理方法的一种优选方案，其中：所述根据减温水调门开度信息计算模糊前馈量是根据收集到的减温水调门开度信息，利用模糊逻辑计算出相应的模糊前馈量，所述利用模糊逻辑计算出相应的模糊前馈量的具体实现如下：

20、利用收集到的开度信息，将收集到的开度信息划分为不同等级的模糊集合，包括，一级集合、二级集合以及三级集合；

21、建立模糊规则，用于将开度信息与划分的模糊集合关联起来，以确定在不同情况下应采取的调节行为；

22、根据制定的模糊规则，利用模糊逻辑进行推理，进而确定模糊前馈量的大小；

23、将确定后的模糊前馈量映射回对应的调节量，以便后续的减温水调门的管理。

24、作为本发明所述一种基于模糊前馈的多级减温水管理方法的一种优选方案，其中：所述确定模糊前馈量的大小是根据模糊规则，通过模糊逻辑进行推理的，所述模糊逻辑是利用三角形隶属函数将划分的模糊集合表示为隶属度，具体实现公式如下：

25、μi(x)＝triangle(x；ai,bi,ci)

26、其中，μi(x)表示第i个模糊集合的隶属度，x表示收集到的开度信息，ai、bi、ci分别表示三角形隶属函数的参数，用于确定隶属度曲线的形状和范围，进而用于确定后续的模糊前馈量的大小和方向；

27、所述模糊前馈量是根据模糊规则的应用，确定不同模糊集合下的模糊前馈量，具体实现公式如下：

28、

29、其中，f(x)表示模糊前馈量，为根据当前开度信息计算的调节量，μi(x)表示第i个模糊集合的隶属度，x表示收集到的开度信息，δi表示第i个模糊集合对应的模糊前馈量增量，为根据模糊规则确定的增量值，具体确定如下：

30、当开度信息满足一级集合时，δ1表示需要增大的增量值；

31、当开度信息满足一级集合时，δ2表示留有控制裕量的增量值；

32、当开度信息满足一级集合时，δ3表示需要减小的增量值。

33、作为本发明所述一种基于模糊前馈的多级减温水管理方法的一种优选方案，其中：所述基于模糊前馈量的应用完成指令调整是根据计算的前馈量与对应的开度信息，并结合加法器和leadlag模块进行指令调整，具体调整如下：

34、当开度信息满足一级集合时，即调门开度低于安全范围下限，加法器立即触发，控制前馈量增加，并直接进入调门开度指令，以防止pid调节发散，调节减温水调门开度至安全范围；

35、当开度信息满足二级集合时，即调门开度处于安全开度区间并留有控制裕量，加法器不触发，保持当前的前馈量；

36、当开度信息满足三级集合时，即调门开度高于安全范围上限，加法器立即触发，控制前馈量减小，并直接进入调门开度指令，以防止pid调节发散，调节减温水调门开度至安全范围。

37、作为本发明所述一种基于模糊前馈的多级减温水管理方法的一种优选方案，其中：所述加法器是安装在每个级别的减温水阀门上，作为应用的前馈量，所述应用的前馈量直接加到当前级别的调门指令上，不参与pid调节，从而避免对pid的影响和发散，具体实现公式如下：

38、de＝de′+k′

39、其中，de′表示原始指令，k′表示前馈量，de表示新的调节指令；

40、所述leadlag模块是应用于每个级别的减温水调门下方，用于控制前馈量的快速开启和慢速回收，具体实现如下：

41、当需要前馈量时，快速加入前馈量，具体实现公式如下：

42、k″＝k′+gain1

43、当工况缓解后，需要慢速回收前馈量，具体实现公式如下：

44、k″′＝k″+gain2

45、其中，k″表示快速加入的前馈量，gain1表示控制加入速度的gain系数，k″′表示慢速回收的前馈量，gain2表示控制回收速度的gain系数。

46、本发明的另外一个目的是提供一种基于模糊前馈的多级减温水管理系统，其能通过基于模糊前馈量的应用完成指令调整，使得减温水系统的调节过程更加平滑、连续，减少了系统波动，保证了机组的安全稳定运行；通过根据管理结果进行调节过程的优化，不断积累数据和经验，逐步提高减温水管理的智能化水平，降低了人为干预的需求，减少了操作失误的可能性。

47、作为本发明所述一种基于模糊前馈的多级减温水管理系统的一种优选方案，其中：包括，开度信息收集模块，模糊前馈量计算模块，指令调整模块以及调节优化模块；所述开度信息收集模块，用于收集并跟踪各级减温水调门开度信息；所述模糊前馈量计算模块，用于根据开度信息计算模糊前馈量；所述指令调整模块，基于模糊前馈量的应用实现指令调整；所述调节优化模块，对减温水调节过程进行优化。

48、一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现基于模糊前馈的多级减温水管理方法的步骤。

49、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现基于模糊前馈的多级减温水管理方法的步骤。

50、本发明的有益效果：本发明通过采用实时监控并跟踪各级减温水调门开度信息的技术，确保了减温水系统的精确调控，从而实现了对减温水调门开度的有效管理，提高了减温水系统的运行效率；通过根据减温水调门开度信息计算模糊前馈量，本发明能够预测减温水系统的需求变化，提前作出调整，有效避免了系统响应滞后的问题，提升了减温水管理的实时性和准确性；通过基于模糊前馈量的应用完成指令调整，使得减温水系统的调节过程更加平滑、连续，减少了系统波动，保证了机组的安全稳定运行；通过根据管理结果进行调节过程的优化，不断积累数据和经验，逐步提高减温水管理的智能化水平，降低了人为干预的需求，减少了操作失误的可能性。