[发明专利]基于最小方差的控制回路性能评估方法及系统

权利要求书

1.一种基于最小方差的控制回路性能评估方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

采集天然气管道压力控制回路数据，所述控制回路数据包括天然气管道进口和出口的天然气压力参数；

对采集到的控制回路数据进行分析，建立进出口压力的输入输出模型；

以天然气管道进口的天然气压力数据作为输入，通过所述输入输出模型得到预测输出值；

比较所述预测输出值与实际采集到的天然气管道出口的天然气压力数据得到误差，基于最小方差算法评估控制回路的性能；

其中，采用预测误差方法，建立进出口压力的输入输出模型，所述预测误差算法采用如下模型结构：

y_t+a₁y_t-1+…+a_nay_t-na＝b₁u_t-1+b₂u_t-2+…+b_nbu_t-nb

其中，

y表示管道出口压力值，u表示管道入口压力值，t表示当前时刻，y_t,…,y_t-na分别表示t时刻之前不同时刻的管道出口压力值，u_t-1,…,u_t-nb表示t时刻之前不同时刻的管道入口压力值，a₁,…,a_na分别表示t时刻之前不同时刻对应不同出口压力值的模型参数，b₁,…,b_nb分别表示t时刻之前不同时刻对应不同入口压力值的模型参数，其中na和nb为预设时刻选择数量；

其中，根据如下公式计算最小方差值：

其中，为最小方差值，为所述预测输出值与实际采集到的天然气管道出口的天然气压力数据之间误差的方差，为脉冲响应系数，d为延迟时间；

所述基于最小方差算法评估控制回路的性能，包括如下步骤：

根据如下公式计算控制回路的性能指标η：

其中，为实际采集到的天然气管道出口的天然气压力数据的方差。

2.根据权利要求1所述的基于最小方差的控制回路性能评估方法，其特征在于，基于预测误差算法，根据如下公式辨识所述输入输出模型中的参数θ：

其中，θ表示输入输出模型参数，N表示参数θ个数，表示输入输出数据集，

该参数θ与所述预测误差算法的模型结构具有如下对应关系：

θ＝[a₁,…a_na,b₁,…b_nb]^T

其中，[]^T表示向量转置。

3.根据权利要求2所述的基于最小方差的控制回路性能评估方法，其特征在于，通过最小二乘法得到模型参数θ_min，所述模型参数θ_min通过求取导数得到，公式如下：

其中，θ_min表示通过最小二乘法得到的输入输出模型参数，从而可以得到输入输出模型，argmin[]表示取最小值，N表示参数θ个数，表示输入输出数据集，

()^-1表示求矩阵的逆。

4.根据权利要求1所述的基于最小方差的控制回路性能评估方法，其特征在于，根据如下公式计算得到所述脉冲响应函数G：

G＝h₀+h₁q^-1+…+h_d-1q^-d+1

其中，G表示脉冲响应函数，由输入输出模型得到，q表示不同延迟时间下对应不同脉冲响应系数的后移算子，d表示延迟时间。

5.根据权利要求1所述的基于最小方差的控制回路性能评估方法，其特征在于，还包括如下步骤：

当所述控制回路的性能指标η大于预设性能阈值时，进行故障报警。