[发明专利]一种省级天然气输气站场智能调节控制方法

权利要求书

1.一种省级天然气输气站场智能调节控制方法，其特征是包括控制器设计和支路无扰联动控制逻辑设计两部分，正常情况下将控制器设计用于主调节器，调节控制上游场站各输气支路，在任一输气支路发生故障时按照支路无扰联动控制逻辑设计切换输气支路；

1)控制器设计：

1.1)主调节器采用增量型PI控制，所有的调节阀共用一个阀位增量，同时保证在同一时间点只有一条支路处于动作状态，其余支路保持当前阀位不变；

1.2)所述PI控制的参数由调节过程中产生的调节误差和误差变化通过模糊算法计算，再进行两次修正后得出实现自整定；

1.3)模糊算法规则表的制定为根据PI控制的特性曲线进行阶段性优化，采用正、反两套相近相反的算法来适应不同的调节，在起调阶段通过比对阶跃误差正负值来选用算法，然后根据实际的测试情况进行修正；

1.4)模糊算法的去模糊化过程中，采用分段重积分法计算重心的方式计算P、I参数一次修正值；

1.5)引入调节阀门的跟随速度和调节特性曲线，以此计算P、I参数的二次修正值；

2)支路无扰联动控制逻辑设计：

将两支路通过逻辑联锁实现串联控制，在任一支路发生切断时，根据阀位和流量、压力变化来触发支路切换，并将故障支路切出联锁控制，由另一支路接管调节控制；在支路的动作区间，设置A％和B％两个阀位阈值，同时设置0～30％、30％～60％、60％～100％三个调节阶段，并且始终保证两条支路处于相邻或相同的调节阶段。

2.根据权利要求1所述的省级天然气输气站场智能调节控制方法，其特征是所述模糊算法包括模糊集及论域划分：将误差和误差变化分别划分为正大、正中、正小、零、负小、负中、负大七个模糊集，并在隶属度函数论域中分别用-3、-2、-1、0、1、2、3对应具体的模糊集边界；

所述隶属度函数划分如下，对误差、误差变化和P、I参数采用统一的三角划分法进行设计，其中正大表示为PB，正中表示为PM，正小表示为PS，零表示为ZO，负小表示为NS，负中表示为NM，负大表示为NB，对应函数y＝f(x)如下：

3.根据权利要求2所述的省级天然气输气站场智能调节控制方法，其特征是所述模糊算法规则表：在正常的PI控制中，根据起始误差的正负分为设定值大于反馈值的正向调节和设定值小于反馈值的反向调节；完整的正向调节过程中，当调节曲线收敛时，按照模糊算法的模糊集划分，误差先后经历正大、正中、正小、稳定前零、负小、负中、负大、负中、负小、稳定前零、正小、正中、正小、稳定前零、负小、稳定时零、稳定后零对应区域，相应的误差变化先后经历负大、负中、负小、稳定前零、正小、正中、正大、正中、正小、稳定前零、负小、负中、负小、稳定前零、正小、稳定时零、稳定后零对应区域，在完整的反向调节过程中，区间不变、正负相反；

P、I参数的整定原则为：正向调节时，在正负大区时取最小积分值和适中比例值以限制超调量；在正负中区取适中的积分值和适中的比例值以加快响应速度；在正负小区取较大的积分值用于快速抵消先前的积分增益效果，同时取适中的比例值和最大的积分值以应对超调量的快速回调要求；在零区则分为三个阶段，稳定前零区沿用正负小区的设置，在进入稳定时零区取最小的比例值和最小的积分值，在进入稳定后零区取适中的比例值和适中的积分值来提高消差速度；按照所述整定原则，以IF...AND...THEN...的描述方式制定正向调节模糊规则表和反向调节模糊规则表。

4.根据权利要求3所述的省级天然气输气站场智能调节控制方法，其特征是所述去模糊化过程中，选用重心法来计算P、I参数的修正值对应在论域x轴上的坐标，先对连续的积分算法进行离散化，利用有限元方式将整个图形分割成n个矩形或梯形的单元图形，利用重积分法分段计算面积及其在x轴的积分后得出重心坐标，再转化成一次修正值_Δk；所述重心坐标计算公式：x轴上的重心坐标

其中：

在计算V和VX时，f(x)取同一X坐标下隶属度值最大的隶属度函数。

5.根据权利要求4所述的省级天然气输气站场智能调节控制方法，其特征是在相同的模糊集合内通过求导阀门特性曲线并乘以一定的系数来修正权重系数W，权重系数计算方式为：

其中：W为权重系数，G(x)为系数在0.8～1.0之间，CV(OP)＇为阀门调节特性函数。