[发明专利]一种流量控制系统压力观测方法

权利要求书

1.一种流量控制系统压力观测方法，其特征在于：其步骤如下：

1)建立流量控制系统在稳态时的压力值P与t∈[0,T_d]的流量变化量Δq₁(t)的关系式：其中；P为管网压力值，F为变频器输出频率，Q为进出液体流量，T为环境温度，T_b为压力罐额定温度，V_b为气压罐气室额定体积，P_b为气压罐气室额定压力，t为时间变量，T_d为预先定义的观测时间长度，ΔF为频率扰动增量；

2)以采样周期T_s为间隔对流量控制系统的流量值和变频器的输出频率进行采样，并获取流量值q(k)和输出频率f(k)，其中k为采样次数；

3)并根据采样到的流量值q(k)和输出频率f(k)，建立由N个元素构成的流量值数组{q(i)}，以及变频器输出频率数组{f(i)}，其中i＝{k-N+1,k-N+2,...k}，N为预先设定的大于1的正整数，q(i)|_i＜＝0＝0，f(i)|_i＜＝0＝0；

4)判断流量控制系统是否处于稳定状态，并在确定其处于稳定状态时，获取变频器输出频率数组{f(i)}的平均值并将该时刻标记为t＝0时刻，给输出频率一个固定的频率扰动增量ΔF，f(mT_s)＝F+ΔF；

5)判断m＞M是否成立，若不成立，则在t＝mT_s时刻，采样流量值q(m)，并获得到Δq(m)＝q(m)-Q；若成立则更新k＝k+1；进行下一次采样；

6)对步骤5)中获得的Δq(m)，进行判断，其中α为设定正值，在其成立时，则将压力估计值P^g[m]及Q、F、ΔF、P_b、V_b、T和t＝mT_s代入步骤1)中建立的关系式，并获取流量变化值Δq^g(m)；

7)针对步骤6)中获取的流量变化值Δq^g(m)，获得e(m)＝Δq(m)-Δq^g(m)和其中：e(m)，e'(m)分别表示第m个采样周期实测流量波动值Δq(m)与估计流量波动值Δq^g(m)的误差及误差导数；

8)判断是否同时满足|e(m)|＜ε₁和|e'(m)|＜ε₂，其中：ε₁,ε₂分别为设定很小的正数；若满足，则认定压力估计值P^g[m]就是流量控制系统实际压力值，即P＝P^g[m]为系统压力值，若不满足则更新变量和估计值，m＝m+1；P^g[m]＝P^g[m-1]-e'[m-1]e[m-1]，并重新进行m＞M判断。

2.根据权利要求1所述的一种流量控制系统压力观测方法，其特征在于，步骤1)中包括以下步骤：

①建立流量控制系统水泵输出功率方程：

其中：η为泵的效率，即电机有效功率与轴输出功率之比，s为转差率，R₁,R₂,X_1σ,X_2σ,m₁,为泵电机的固有参数；

②对步骤①的方程进行小信号扰动，得到关系式简化为QΔp(t)+PΔq₁(t)+Δq₁(t)Δp(t)＝k'(2FΔF+ΔF²)，其中：q₁(t)＝Q+Δq₁(t)，f(t)＝F+ΔF，p(t)＝P+Δp(t)，k'＝ηk，

③在t∈[0,T_d]获得系统的小信号模型方程：

④获取在t∈[0,T_d]，气压罐液室的体积变化量；

并由此获取t∈[0,T_d]时液室体积气室体积并根据理想气体方程得到气压罐的气室压力变化量并由此获取管网压力变化量

⑤根据步骤③和步骤④获得并最终得到

3.根据权利要求1所述的一种流量控制系统压力观测方法，其特征在于，步骤4)中获取流量值数组{q(i)}的平均值并求解判断是否满足：σ_q≤ε_q，其中：ε_q为设定正值，若其满足，则认为流量控制系统处于稳定状态。