[发明专利]一种天然气加臭控制系统及其控制方法

权利要求书

1.一种天然气加臭控制系统，包括加臭装置单元、检测单元、电源动力单元、MPC控制单元和上位机，其特征在于：

所述加臭装置单元包括单片机控制器、计量泵、阀门和储罐，所述上位机向单片机控制器发送控制量数据和相关指令，所述单片机控制器接收控制量数据和相关指令，后分别向阀门和计量泵发送控制开关指令和频率脉冲指令，阀门打开后，储罐中的THT流入计量泵的输入口，计量泵的输出口连接有天然气管道，计量泵根据脉冲频率向天然气管道内注入THT，天然气管道内设有鼓风恒温装置；

所述检测单元包括天然气流量计和THT在线检测仪,所述天然气流量计用于测量燃气出口处的天然气流量，所述THT在线检测仪用于测量燃气用户终端THT浓度值，当检测单元完成数据采集后，将数据打包反馈给上位机；

所述MPC控制单元结合上位机发送的数据进行新一轮的THT输入量预测，并根据新的参考轨迹和预测模型进行滚动优化，将滚动优化的最优解进行再优化后再将预测的THT输入控制量反馈给上位机。

2.根据权利要求1所述的一种天然气加臭控制系统，其特征在于：所述加臭装置单元还包括加臭装置，所述加臭装置包括计量泵(1)、汽化器(2)、注液主管(3)、磁液位计(4)和喷头机构(5)，所述汽化器(2)设于计量泵(1)顶端，所述汽化器(2)通过注液主管(3)与喷头机构(5)连接，所述磁液位计(4)安装于注液主管(3)上，所述喷头机构(5)包括小喷头(501)、中喷头(502)、大喷头(503)和注液分管(504)，所述小喷头(501)、中喷头(502)和大喷头(503)通过注液分管(504)与注液主管(3)连接。

3.根据权利要求1所述的一种天然气加臭控制系统，其特征在于：所述电源动力单元给整个系统供电，根据不同设备的性能指标和额定功率分别进行供电。

4.一种天然气加臭控制系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：预测系统未来动态

对未来一段时间内的输出进行预测；

步骤二：滚动优化

滚动进行有限时域在线优化；

步骤三：优化控制量

对滚动优化后的最优解进行再优化；

步骤四：反馈校正

通过预测误差反馈，修正预测模型，提高预测精度。

5.根据权利要求4所述的一种天然气加臭控制系统的控制方法，其特征在于：所述步骤一的具体操作步骤为：先采用二阶加时滞的形式表示燃气加臭过程控制模型，其传递函数表示为：

其中，T₁和T₂为时间常数，e^-τs为时滞部分，τ表示管网长度所引发的纯滞后时间，K表示传递系数，再将加臭控制系统模型的传递函数进行离散化，并将离散化的系统用状态空间模型表示，当获取到k时刻的燃气用户终端输出THT浓度量、电磁泵输入量和外部干扰变量，根据实际情况调整参数即得k+1时刻的输出变量，离散系统的状态空间模型如下：

x(k+1)＝Ax(k)+Bu(k)+Cd(k)

y(k)＝Dx(k)

其中x(k)为状态变量，u(k)为控制输入变量，d(k)为可用测量的外部干扰变量，y(k)为被控输出变量，式中：