【技術實現步驟摘要】
本申請涉及系統控制，更具體地，涉及一種液位非線性動態特征的構造方法、設備及存儲介質。
技術介紹
1、蒸汽動力系統的給水系統的性能直接影響到整個蒸汽動力系統的運行效率和安全性。而給水系統具有高度的非線性動態特性，包括流量、壓力、溫度等多個變量的相互作用和變化，這些特性使得傳統的線性模型難以準確描述系統行為。
2、動力裝置運行過程中非線性特征明顯，往往難以獲得其動態特征的狀態空間模型用于控制器設計，系統具有多輸入多輸出、過驅動等特性，各控制和狀態變量之間耦合關系明顯。現有方法一般是通過局部線性化和相對階計算的方式實現非線性系統解耦控制。
3、但是，現有技術中的方法依賴于蒸汽動力系統的給水系統的機理模型的準確度，模型簡化步驟繁雜，模型需要統計大量結構參數，部分系統的內部參數難以獲得，難以將設計后的控制器工程化應用。
技術實現思路
1、針對現有技術的至少一個缺陷或改進需求，本專利技術提供了一種液位非線性動態特征的構造方法、設備及存儲介質，用于解決現有技術中依賴機理模型的準確度，模型簡化步驟繁雜，模型需要統計大量結構參數，部分系統的內部參數難以獲得，難以將設計后的控制器工程化應用的問題。
2、為實現上述目的，按照本專利技術的第一個方面，提供了一種液位非線性動態特征的構造方法，包括：
3、對采集的系統任意時刻穩態工況的輸入數據和輸出數據分別進行預處理構造輸入數據狀態向量和輸出數據狀態向量；
4、根據輸入數據狀態向量和輸出數據狀態向量構
5、構造狀態時序向量和時間因子衰減量將系統時序基本結構函數改寫為系統狀態空間方程；
6、基于系統狀態空間方程求解系統的非線性動態特征矩陣。
7、在一種可能的實現方式中，對采集的系統任意時刻穩態工況的輸入數據和輸出數據分別進行預處理構造輸入數據狀態向量和輸出數據狀態向量，包括：
8、將傳感器和采集板采集得到的輸入數據和輸出數據進行時間戳同步；
9、將同步后的輸入數據和輸出數據進行濾波處理；
10、將濾波處理后的輸入數據和輸出數據進行取均值化處理；
11、將取均值化后的輸入數據和輸出數據按照預設采集周期進行重采樣；
12、基于重采樣后的輸入數據和輸出數據構造輸入數據狀態向量和輸出數據狀態向量。
13、在一種可能的實現方式中，輸入數據狀態向量為u＝[npl，qpl，op，qs，qw，qc]；輸出數據狀態向量為x＝[△p，l]；
14、其中，l為給水泵數量、npl為給水泵轉速、qpl為給水泵流量、op為給水閥開度、qs為蒸汽流量、qw為給水閥流量、qc為一次側冷卻液流量；△p為給水閥前后壓差、l為蒸汽發生器液位。
15、在一種可能的實現方式中，根據輸入數據狀態向量和輸出數據狀態向量構造系統時序基本結構函數，包括：
16、根據輸入數據狀態向量和輸出數據狀態向量分別確定輸入數據時序向量矩陣和輸出數據時序向量矩陣；
17、根據輸入數據時序向量矩陣、輸出數據時序向量矩陣和系統參數構造系統時序基本結構函數。
18、在一種可能的實現方式中，系統時序基本結構函數為：
19、
20、其中，表示輸出數據時序向量矩陣，表示輸入數據時序向量矩陣，ai，1、ai，2、ai，3、ai，4和bj，l，1、bj，l，2、bj，l，3、bj，l，4、bj，l，5、bj，l，6、bj，l，7、bj，l，8、bj，l，9、bj，l，10、bj，l，11、bj，l，12為系統參數。
21、在一種可能的實現方式中，構造狀態時序向量為αk＝[x|bjuk+bj-1uk-1|bj-1uk]τ；
22、其中，時間因子衰減量為bj；uk為k時刻的輸入數據狀態向量。
23、在一種可能的實現方式中，系統狀態空間方程為：
24、αk+1＝aαk+buk+1；
25、其中，a、b為系統的非線性動態特征矩陣。
26、在一種可能的實現方式中，基于狀態空間方程求解系統的非線性動態特征矩陣，包括：
27、通過梯度下降法從狀態空間方程中求解系統的非線性動態特征矩陣并計算擬合精度；
28、若擬合進度不大于預設精度閾值，則對狀態空間方程的系統參數進行調整。
29、按照本專利技術的第二個方面，還提供了一種液位非線性動態特征的構造設備，其包括至少一個處理單元、以及至少一個存儲單元，其中，存儲單元存儲有計算機程序，當計算機程序被處理單元執行時，使得處理單元執行上述任一項液位非線性動態特征的構造方法的步驟。
30、按照本專利技術的第三個方面，還提供了一種存儲介質，其存儲有可由訪問認證設備執行的計算機程序，當計算機程序在訪問認證設備上運行時，使得訪問認證設備執行上述任一項液位非線性動態特征的構造方法的步驟。
31、總體而言，通過本專利技術所構思的以上技術方案與現有技術相比，能夠取得下列有益效果：
32、本專利技術提供的一種液位非線性動態特征的構造方法，通過對采集的系統輸入和輸出數據進行預處理，可以去除噪聲、填補缺失值等，從而提高數據的準確性和可靠性，將輸入和輸出數據分別構造為狀態向量，有助于提取系統的關鍵特征，為后續分析提供基礎，降低了對機理模型的依賴。基于輸入數據狀態向量和輸出數據狀態向量構造的時序基本結構函數，直接從輸入和輸出數據中提取系統的動態特征，無需統計大量的結構參數，能夠反映系統的動態變化特性。通過構造狀態時序向量和時間因子衰減量，將系統時序基本結構函數改寫為系統狀態空間方程，避免了繁瑣的模型簡化過程，可以更加準確地描述系統隨時間變化的動態特性。基于系統狀態空間方程求解得到的非線性動態特征矩陣，能夠揭示系統中存在的非線性關系，能夠更深入地了解系統的非線性動態特性，并為優化控制策略提供有力的支持。
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1.一種液位非線性動態特征的構造方法，其特征在于，包括：
2.如權利要求1所述的液位非線性動態特征的構造方法，其特征在于，所述對采集的系統任意時刻穩態工況的輸入數據和輸出數據分別進行預處理構造輸入數據狀態向量和輸出數據狀態向量，包括：
3.如權利要求1所述的液位非線性動態特征的構造方法，其特征在于，所述輸入數據狀態向量為u＝[npl，Qpl，Op，Qs，Qw，Qc]；所述輸出數據狀態向量為x＝[△P，L]；
4.如權利要求1所述的液位非線性動態特征的構造方法，其特征在于，所述根據所述輸入數據狀態向量和所述輸出數據狀態向量構造系統時序基本結構函數，包括：
5.如權利要求4所述的液位非線性動態特征的構造方法，其特征在于，所述系統時序基本結構函數為：
6.如權利要求1所述的液位非線性動態特征的構造方法，其特征在于，所述構造狀態時序向量為αk＝[X|bjuk+bj-1uk-1|bj-1uk]Τ；
7.如權利要求1所述的液位非線性動態特征的構造方法，其特征在于，所述系統狀態空間方程為：
8.如權利要求1所述
9.一種液位非線性動態特征的構造設備，其特征在于，包括至少一個處理單元、以及至少一個存儲單元，其中，所述存儲單元存儲有計算機程序，當所述計算機程序被所述處理單元執行時，使得所述處理單元執行權利要求1～8任一項所述液位非線性動態特征的構造方法的步驟。
10.一種存儲介質，其特征在于，其存儲有可由訪問認證設備執行的計算機程序，當所述計算機程序在訪問認證設備上運行時，使得所述訪問認證設備執行權利要求1～8任一項所述液位非線性動態特征的構造方法的步驟。
...【技術特征摘要】
1.一種液位非線性動態特征的構造方法，其特征在于，包括：
2.如權利要求1所述的液位非線性動態特征的構造方法，其特征在于，所述對采集的系統任意時刻穩態工況的輸入數據和輸出數據分別進行預處理構造輸入數據狀態向量和輸出數據狀態向量，包括：
3.如權利要求1所述的液位非線性動態特征的構造方法，其特征在于，所述輸入數據狀態向量為u＝[npl，qpl，op，qs，qw，qc]；所述輸出數據狀態向量為x＝[△p，l]；
4.如權利要求1所述的液位非線性動態特征的構造方法，其特征在于，所述根據所述輸入數據狀態向量和所述輸出數據狀態向量構造系統時序基本結構函數，包括：
5.如權利要求4所述的液位非線性動態特征的構造方法，其特征在于，所述系統時序基本結構函數為：
6.如權利要求1所述的液位非線性動態特征的構造方法，其特征在于，所述構...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉曉陽，郭曉杰，王晨陽，陶模，鄭偉，柯志武，周宏寬，柴文婷，柯漢兵，趙振興，孫衢骎，
申請(專利權)人：中國船舶集團有限公司第七一九研究所，
類型：發明
國別省市：
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