[发明专利]热力站节能改造控制对象建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及供热节能改造控制对象建模方法。

背景技术

现有建模法不适应建筑供热节能改造应用：我国三北地区建筑供热能耗占全社会能耗27％，“十一五”期间供热节能是重点，目前供热系统运行和管理多数停留在人工和半自动状态。从节能目的出发，完善城市供热系统，进行供热节能改造是异常重要的。在实施节能改造节能减排领域中，设计或改造供热控制系统，首先需要确定控制系统动态特性的数学模型。目前动态特性建模法主要有阶跃响应法、脉冲响应法、频率响应法、相关分析法、谱分析法等，但这些建模法往往对数据的长度比较敏感，需要大量的数据，另外建模的精度也比较低，因此不能满足节能改造应用的要求。

现有建模法中与本发明相似的飞升曲线法建模精度低：当阶跃响应曲线比较规则的时候，常用的飞升曲线法有近似法、半对数法、切线法和两点法。当阶跃响应曲线不规则时，上述的方法就会失效，此时可以使用面积法辨识模型参数。但面积法对阶跃响应曲线的完整性要求比较高，必须获得完全进入稳态的过程输出曲线。当数据不满足完整性要求时，面积法会失效。上述方法普遍存在一个问题，在有噪声的情况下，精度会有所下降，甚至失效。

现有建模法不能辨识过程的滞后时间：供热过程具有大惯性、大时滞的特点，因此过程的滞后时间是供热模型辨识的重要参数之一。在许多工业生产过程中，大部分纯滞后时间是由物料传输所致，对此可以通过近似估计得到，对离散时间模型，纯滞后时间τ₀一般取采样时间T的整数倍，如τ₀＝k₀T，k₀＝1，2，3，…。但在实际供热过程中，有些过程变量无法测量，这导致滞后时间也无法进行测量。

现有建模法需要完整的阶跃响应，但有时工艺不允许：阶跃响应曲线虽是一种测定过程动态特性的简单易行方法，但当过程长时间处于较大干扰信号作用时，被控量输出的变化范围可能会超过实际工艺所允许的范围，这使得建模阶跃响应曲线是一条未进入稳态的不完整曲线，因此这种情况不能使用常规飞升曲线法建模。

发明内容

基于现行建模方法存在的模型精度低、无法辨识热过程的滞后时间、需要完整的阶跃响应、不适应节能改造应用等问题，提出一种热力站节能改造控制对象建模方法。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：

本发明所述建模方法是按照以下步骤实现的：

步骤一、取得单位脉冲信号、单位阶跃信号和单位斜坡信号的响应模型：

供热过程采用二阶加滞后来描述，二阶加滞后对象的模型结构为G(s)=K(T1s+1)(T2s+1)e-τs,]]>其被辨识的参数为K，T₁，T₂和τ；其中s为拉普拉斯算子，单位为秒^-1；K为比例系数；T₁，T₂均为时间常数；τ为滞后时间常数；

以下分别计算二阶系统的单位脉冲信号、单位阶跃信号、单位斜坡信号的响应模型，并分别令其为A(t)，B(t)，C(t)；当单位脉冲信号的响应模型A(t)、单位阶跃信号的响应模型B(t)、单位斜坡信号的响应模型C(t)三者之一由实验获取，则另两个响应模型可通过式(1)求得：