[发明专利]基于典型测试信号和最小二乘的供热过程建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及供热过程建模方法。 

背景技术

我国三北地区供热能耗约占全社会的能耗的三分之一，供热是国家实施节能的重点领域。在实施供热节能中，无论是新建项目，也无论是节能改造工程，在进行节能优化监控时，均需做供热过程建模，依据过程对象特性，研究控制策略，方能达到预期目的。目前供热过程建模存在以下四点问题： 

1.一般采用的实验建模方法，精度低，不能满足控制系统设计要求。飞升曲线法是最常用的实验建模法，这种方法虽然简单，但所得模型过于粗糙。 

2.常用实验建模法一般不能在线进行，需提供系统停运条件，这种条件在供热系统运行期不可能满足。而且供热过程是一大惯性对象，进行一次动态测试，将进行数十分钟，这也是不允许的。 

3.采用在线辨识即闭环辨识，算法复杂，与此相关的底层控制器的实时性难以保证。

4.供热过程具有纯时延，一般由工艺条件决定，建模时认为已知，不再进行辨识。但时滞参数严重影响供热控制的性能，应直接参与辨识，得出其准确的值，保证按辨识的时滞参数来设计系统。 

发明内容

基于现行建模方法存在的模型精度低、能在线进行、算法复杂及无法辨识热过程的滞后问题，提出一种基于典型测试信号和最小二乘的供热过程建模方法。 

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是： 

本发明所述建模方法是按照以下步骤实现的：所述建模方法是按照以下步骤实现的： 

步骤一、取得单位脉冲信号、单位阶跃信号和单位斜坡信号的响应模型： 

供热过程采用二阶加滞后来描述，二阶加滞后对象的模型结构为 其被辨识的参数为K，T₁，T₂和τ；其中s为拉普拉斯算子，单位为秒^-1；K为比例系数；T₁，T₂均为时间常数；τ为滞后时间常数； 

以下分别计算二阶系统的单位脉冲信号、单位阶跃信号、单位斜坡信号的响应模型， 并分别令其为A(t)、B(t)、C(t)；针对被建模对象，作用阶跃信号，取阶跃信号的响应B(t)，然后对阶跃响应取差分得A(t)，A(t)＝ΔB(t)，再取累加得C(t)， 供热过程供热对象的模型为 时，其中令T₂＝βT₁，β为比例系数，则单位脉冲信号的响应模型为： 

A(t)=KT1(1-β)[exp(-t-τT1)-exp(-t-τβT1)]+ω(t)---(2)]]>

式中ω(t)为噪声项，t为时间，以下各式同； 

单位阶跃信号的响应模型为：