申请/专利权人：连云港中新燃气有限公司

申请日：2024-01-15

公开（公告）日：2024-06-28

公开（公告）号：CN117869784B

主分类号：F17C13/02

分类号：F17C13/02;F17C3/00;G06F30/20;G06F17/16;G06F17/11;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.28#授权;2024.04.30#实质审查的生效;2024.04.12#公开

摘要：本发明涉及LNG储罐压力控制的技术领域，揭露了一种LNG储罐压力环境自适应控制方法与系统，所述算法包括：使用压力传感器实时采集LNG储罐内部的压力数据，对采集到的数据进行滤波处理得到滤波后的压力数据；构建LNG储罐的动态数学模型，所述模型为状态空间模型包括时间演化和状态转移两部分，通过对储罐内部的流体动力学和热力学特性进行建模，获得储罐压力与运行参数之间的关系；构造LNG储罐压力环境自适应控制算法，所述控制算法为模型参考自适应控制算法，根据储罐模型的误差信号进行在线调整，以适应不同的压力环境；在LNG储罐运行过程中，实时监测储罐压力，并将实际压力数据与期望值进行比较，根据误差信号调整控制信号，使得储罐的压力保持在安全范围内。

主权项：1.一种LNG储罐压力环境自适应控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1：使用压力传感器实时采集LNG储罐内部的压力数据，对采集到的数据进行滤波处理得到滤波后的压力数据；S2：构建LNG储罐的动态数学模型，所述模型为状态空间模型包括时间演化和状态转移两部分，通过对储罐内部的流体动力学和热力学特性进行建模，获得储罐压力与运行参数之间的关系；S3：构造LNG储罐压力环境自适应控制算法，所述控制算法为模型参考自适应控制算法，根据储罐模型的误差信号进行在线调整，以适应不同的压力环境；S4：在LNG储罐运行过程中，实时监测储罐压力，并将实际压力数据与期望值进行比较，根据误差信号调整控制信号，使得储罐的压力保持在安全范围内；所述S2步骤中构建LNG储罐的动态数学模型中时间演化部分，包括：S21：构建基于状态空间的储罐模型，所述储罐压力的状态变量为x，液位的状态变量为h，进入储罐的流量为u，观测到的储罐压力为y；S22：使用差分方程描述储罐模型状态的时间演化： 其中：是储罐的容积，A是储罐的横截面积，a是出口阀门的流量系数，是进入储罐的流量，是从储罐流出的流量；所述S2步骤中构建LNG储罐的动态数学模型中的状态转移部分，包括：设置过程噪声协方差矩阵和观测噪声协方差矩阵，分别用于描述系统内部的不确定性和观测误差进行状态转移，其中状态转移阶段计算公式为： ；其中，是在时刻n对时刻n-1的转移状态估计，Pn|n-1是在时刻n对时刻n-1的协方差矩阵估计预测，A是状态转移矩阵，B是输入矩阵，u是控制向量；所述S3步骤中构造LNG储罐压力环境自适应控制算法，包括：S31：建立描述LNG储罐压力动态演化的微分方程模型，该模型表示为：其中，x表示储罐压力，u表示出口阀门开度，w表示环境干扰项；S32：构造自适应控制策略函数，所述函数用于根据当前状态x和参数向量计算出口阀门开度u，计算公式为：；其中：是控制器的输出函数；S33：初始化控制器的参数向量和自适应增益矩阵的初始值；S34：实时测量储罐压力x，计算误差信号e=x-r，其中r是期望的储罐压力，根据当前误差信号e和参数向量计算出口阀门开度增量，计算公式为：；S35：通过策略梯度方法来优化调整控制策略函数参数以适应环境变化；所述S35步骤中通过策略梯度方法来优化调整控制策略函数参数以适应环境变化测，包括：A1：初始化策略参数w；A2：使用当前的参数值计算损失函数，所述损失函数度量模型预测与实际观测值之间的差异，采用均方误差进行计算；A3：计算损失函数对参数的梯度，即损失函数关于参数的导数；A4：使用梯度乘以一个学习率来更新参数值，其中学习率决定了每次迭代中参数更新的大小，参数更新的公式为：；其中表示学习率；A5：重复执行步骤A2-A4，直到达到停止条件，所述停止条件包括达到最大迭代次数、损失函数变化小于阈值，每次迭代时，根据当前参数值计算损失函数、梯度并更新参数；所述A3步骤中计算损失函数对参数的梯度，包括：随机选择一个初始点作为参数估计的起点，随机选择一个小的步长，用于计算有限差分，在当前参数点处计算目标函数的值，对于参数向量的每个分量，依次计算正向偏移点、反向偏移点、正向偏移点的函数值和反向偏移点的函数值，并根据计算结果进行参数分量的梯度估计，对于每个参数分量都计算得到损失函数关于参数的梯度估计；所述A4步骤中使用梯度乘以一个学习率来更新参数值，包括：B1：使用动量参数和速度向量来迭代更新速度向量，其中速度的更新公式为：；其中： 表示学习率； 表示动量参数； 表示速度向量；B2：使用速度乘以学习率来更新参数值，参数更新的公式为： 其中： 表示参数向量。

全文数据：

权利要求：

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