CN110597312A - 气体压力控制方法、存储介质、电子设备及装置 - Google Patents

气体压力控制方法、存储介质、电子设备及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种气体压力控制方法、存储介质、电子设备及装置，包括计算管路的第一实测压力值与预设压力值的第一压力偏差以及压力偏差变化率；将所述第一压力偏差以及压力偏差变化率进行模糊化处理，得到PID参数模糊量；根据PID参数模糊量解模糊得到PID参数值(KI，KD，KP)；根据PID参数值(KI，KD，KP)控制阀门，以调节气体压力。利用本发明实施例能够使PID参数值跟随管路中的气体压力进行自适应调解，从而对阀门变化的速率进行针对性控制，达到对急剧变化的集气总管压力进行有效控制的目的，提高集气总管压力自动控制性能和装置的运行效率。

Description

气体压力控制方法、存储介质、电子设备及装置
技术领域
本发明涉及气体压力控制技术领域，具体涉及一种气体压力控制方法、存储介质、电子设备及装置。
背景技术
目前，在火炬工序中，大多数废气压力采用单回路超驰控制，当集气总管压力高于设定值时，阀门将打开，进行泄压，但来源于生产装置的废气流速及总量不确定以及每天罐车的不定时供给，造成废气供给量波动范围极大，从而使泄压阀开启、关闭不及时，表现出如下的特点：当不明来源气体供入速度过快时，阀门开启速度较慢，导致压力排放不及时，导致压力过高，使得水封罐破水封，有害气体排入大气中，污染环境；当集气总管压力低于设定值时，阀门关闭速率较慢，大量的废气进入火炬，从而使具有燃值的废气没有被回收，造成了资源的浪费，不符合国家节能减排的宗旨。因此，需要解决上述技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种气体压力控制方法、存储介质、电子设备及装置，以解决上述技术问题。
本发明提出一种气体压力控制方法，其包括：计算管路的第一实测压力值与预设压力值的第一压力偏差以及压力偏差变化率；将所述第一压力偏差以及压力偏差变化率进行模糊化处理，得到PID参数模糊量；根据PID参数模糊量解模糊得到PID参数值(KI，KD，KP)；根据PID参数值(KI，KD，KP)控制阀门，以调节气体压力。
可选地，计算管路的第一实测压力值与预设压力值的第一压力偏差以及压力偏差变化率包括：实时获取当前时刻的管路的第一实测压力值；获取PID控制器的预设压力值；获取当前时刻之前的预定时刻的第二实测压力值；将第一实测压力值和预设压力值相减得到第一压力偏差，将第二实测压力值和预设压力值相减得到第二压力偏差；根据第一压力偏差、第二压力偏差以及预定时间计算压力偏差变化率。
可选地，根据公式
计算压力偏差变化率，其中，P为第一实测压力值，P*为预设压力值，t为当前时刻与预定时刻的时间间隔，ec为压力偏差变化率，e为第一压力偏差。
可选地，所述第一实测压力值和第二实测压力值由DCS读取。
可选地，将所述第一压力偏差以及压力偏差变化率进行模糊化处理，得到PID参数模糊量包括：建立模糊规则表；将第一偏差和压力偏差变化率分别转化为第一模糊量和第二模糊量；根据第一模糊量和第二模糊量在模糊规则表中判断，得到PID参数模糊量。
可选地，所述第一偏差和压力偏差变化率均通过公式：
计算模糊量μA；其中，xi，yi为前后两次的实测压力值或者压力偏差变化率，bi为前后两次相间隔的间隔时间。
可选地，PID参数模糊量根据公式：
解模糊得到PID参数值(KI，KD，KP)；其中，z0为PID参数值，μ’ A为PID参数模糊量，z为第一压力偏差。
可选地，根据公式：
控制阀门；其中，△MV(t)为阀门开度实时变化量；e(t)为第一压力偏差，KP，KI，KD为PID参数值。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，其中，所述计算机可执行指令可执行如上所述的气体压力控制方法。
本发明还提供一种电子设备，其包括至少一个处理器和至少一个存储器，至少所述一个存储器中存储有指令信息，至少一个所述处理器读取所述指令信息后可执行如上所述的气体压力控制方法。
本发明还提供一种气体压力控制装置，其包括：模糊控制器和PID控制器，所述模糊控制器具有第一计算块、第二计算块、第三计算块；所述第一计算块，用于计算管路的第一实测压力值与预设压力值的第一压力偏差以及压力偏差变化率；所述第二计算块，用于将所述第一压力偏差以及压力偏差变化率进行模糊化处理，得到PID参数模糊量；所述第三计算块，用于根据PID参数模糊量解模糊得到PID参数值(KI，KD，KP)；所述PID控制器，用于根据PID参数值(KI，KD，KP)控制阀门，以调节气体压力。
本发明提供的气体压力控制方法、存储介质、电子设备及装置通过实时计算第一压力偏差以及压力偏差变化率，第一压力偏差以及压力偏差变化率经过模糊化处理得到一组PID参数值，并将PID参数值赋予PID控制器以控制阀门，可使PID参数值跟随管路中的气体压力进行自适应调解，从而对阀门变化的速率进行针对性控制，达到对急剧变化的集气总管压力进行有效控制的目的，使PID控制器及时克服随机性大幅度流量的干扰，提高集气总管压力自动控制性能和装置的运行效率，提高环境及经济效益。
附图说明
图1是本发明实施例的气体压力控制方法的流程图。
图2是本发明实施例的气体压力控制方法的原理图。
图3是本发明实施例的火炬压力***的结构示意图。
图4是本发明实施例的S101的流程图。
具体实施方式
以下结合附图以及具体实施例，对本发明的技术方案进行详细描述。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
图1示出了本发明实施例的气体压力控制方法的流程图，如图1所示，本发明实施例提供的气体压力控制方法，其包括：
S101，计算管路的第一实测压力值与预设压力值的第一压力偏差以及压力偏差变化率；
其中，第一实测压力值测量的是废气集气总管中的压力值。压力偏差变化率指的是压力偏差的变化量与该变化量所用时间的比值。
第一压力偏差e＝第一实测压力值P-预设压力值P*。其中，预设压力值P*为PID控制器的预设压力值。
在本实施例中，第一压力偏差以及压力偏差变化率均在模糊控制器的第一计算块中，实时计算得到。
S102，将所述第一压力偏差以及压力偏差变化率进行模糊化处理，得到PID参数模糊量；
第一压力偏差以及压力偏差变化率在模糊控制器中的第二计算块中，第二计算块对第一压力偏差以及压力偏差变化率模糊化，将实量值转化为自然语言描述的模糊量，得到PID参数模糊量。
其中，第一压力偏差与压力偏差变化率模糊化后，得到一个PID参数模糊量。
S103，根据PID参数模糊量解模糊得到PID参数值(KI，KD，KP)；
如图2所示，解模糊得到PID参数值(KI，KD，KP)；将KI，KD，KP输入到PID控制器中，并将KI，KD，KP赋值给PID控制器。
S104，根据PID参数值(KI，KD，KP)控制阀门，以调节气体压力。
如图3所示，PID控制器根据PID参数值(KI，KP，KD)，利用超驰作用，调节泄压回路阀门PV-006，使集气总管压力的实际值回到设定值以下，达到自适应调节的目的。
在本实施例中，PID控制器根据公式：
控制阀门；其中，△MV(t)为阀门开度实时变化量；e(t)为第一压力偏差，KP，KI，KD为PID参数值(KI，KD，KP)中的KP，KI，KD。
本发明实施例提供的气体压力控制方法通过实时计算第一压力偏差以及压力偏差变化率，第一压力偏差以及压力偏差变化率经过模糊化处理得到一组PID参数值，并将PID参数值赋予PID控制器以控制阀门，可使PID参数值跟随管路中的气体压力进行自适应调解，从而对阀门变化的速率进行针对性控制，达到对急剧变化的集气总管压力进行有效控制的目的，使PID控制器及时克服随机性大幅度流量的干扰，提高集气总管压力自动控制性能和装置的运行效率，提高环境及经济效益。
采用本发明实施例提供的气体压力控制方法，可将废气破水封由原来的7次/日，减少至1次/日，有效减小进入大气中的废气，降低了大气污染，同时废气进入火炬的量也大幅减少，提高了废气的利用效率。
在本发明中，进一步地，如图4所示，S101，计算管路的第一实测压力值与预设压力值的第一压力偏差以及压力偏差变化率，具体地，包括：
S1010，实时获取当前时刻的管路的第一实测压力值；
在本实施例中，第一实测压力值测量后，可由DCS(分布式控制***，DistributedControl System)读取，以便进行实测压力值的模糊化，提高计算速率。
S1011，获取PID控制器的预设压力值；
S1012，获取当前时刻之前的预定时刻的第二实测压力值；
在本实施例中，第二实测压力值测量后，也可由DCS读取。第二实测压力值为第一实测压力值30秒之前的压力值。
S1013，将第一实测压力值和预设压力值相减得到第一压力偏差，将第二实测压力值和预设压力值相减得到第二压力偏差；
第二压力偏差也可由第一计算块计算得到。
S1014，根据第一压力偏差、第二压力偏差以及预定时间计算压力偏差变化率。
在本实施例中，根据公式
计算压力偏差变化率。
其中，P为第一实测压力值，P*为预设压力值，t为当前时刻与预定时刻的时间间隔，ec为压力偏差变化率，e为第一压力偏差。
通过前后两次的压力偏差计算压力偏差变化率，可提高压力变化率的精确度，更准确地控制阀门的开度，而且还可减小计算量，加快计算速率。
优选地，S102，将所述第一压力偏差以及压力偏差变化率进行模糊化处理，得到PID参数模糊量，具体地，包括：
S1021，建立模糊规则表；
根据多次的第一压力偏差、第二压力偏差以及压力偏差变化率的计算，可得到压力偏差的实量值论域以及压力变差变化率的实量值论域；
根据实量值论域得到对应的自然语言论域。
根据压力偏差和压力偏差变化率的自然语言论域建立模糊规则表。
在本实施例中，包括第一压力偏差和第二压力偏差在内的压力偏差的实量值论域U的范围为[-6，6]，对应的自然语言论域U的模糊集为{NB，NS，ZO，PS，PB}，自然语言论域U的子集元素分别为负大、负小、零、正小、正大。
压力偏差变化率ec的实量值论域U的范围为[-3，3]，对应的自然语言论域U模糊集为{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}，自然语言论域U中子集元素分别负大、负中、负小、零、正小、正中、正大。
根据压力偏差和压力偏差变化率的自然语言论域得到表1。
表1
其中，表1中的模糊规则可在模糊控制器中，通过写入控制条件语句，如：If e＝PBand ec＝NB,then z0＝OH；
If e＝PB and ec＝NM,then z0＝OM；
……
If e＝NB and ec＝PB,then z0＝OB等35条控制语句实现判断功能。
S1022，将第一偏差和压力偏差变化率分别转化为第一模糊量和第二模糊量；
在本实施例中，所述第一偏差和压力偏差变化率均通过公式：
计算模糊量μA。
其中，xi，yi为前后两次的实测压力值或者压力偏差变化率，bi为前后两次相间隔的间隔时间，例如第一实测压力值与第二实测压力值的间隔时间。在本实施例中，bi可以为30秒。
S1023，根据第一模糊量和第二模糊量在模糊规则表中判断，得到PID参数模糊量。
例如，在表1中，第一模糊量为PB，第二模糊量为ZO，则对应的PID参数模糊量为OS。
进一步地，在S103中，PID参数模糊量根据公式：
解模糊得到PID参数值(KI，KD，KP)；其中，z0为PID参数值，μ’ A为PID参数模糊量，z为第一压力偏差，其其中，z属于[-6，6]中的实量值。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，其中，所述计算机可执行指令可执行如上所述的气体压力控制方法。
本发明实施例还提供一种电子设备，其包括至少一个处理器和至少一个存储器，至少所述一个存储器中存储有指令信息，至少一个所述处理器读取所述指令信息后可执行如上所述的气体压力控制方法。
本发明实施例提供的计算机存储介质及电子设备通过实时计算第一压力偏差以及压力偏差变化率，第一压力偏差以及压力偏差变化率经过模糊化处理得到一组PID参数值，并将PID参数值赋予PID控制器以控制阀门，可使PID参数值跟随管路中的气体压力进行自适应调解，从而对阀门变化的速率进行针对性控制，达到对急剧变化的集气总管压力进行有效控制的目的，使PID控制器及时克服随机性大幅度流量的干扰，提高集气总管压力自动控制性能和装置的运行效率，提高环境及经济效益。
基于相同的发明构思，本发明实施例还提供一种气体压力控制装置，其包括：模糊控制器和PID控制器。
所述模糊控制器具有第一计算块、第二计算块、第三计算块。其中，三个计算块均可用Delta V计算块。
其中，所述第一计算块，用于计算管路的第一实测压力值与预设压力值的第一压力偏差以及压力偏差变化率；
所述第二计算块，用于将所述第一压力偏差以及压力偏差变化率进行模糊化处理，得到PID参数模糊量；
所述第三计算块，用于根据PID参数模糊量解模糊得到PID参数值(KI，KD，KP)；
所述PID控制器，用于根据PID参数值(KI，KD，KP)控制阀门，以调节气体压力。
本发明实施例提供的气体压力控制装置通过实时计算第一压力偏差以及压力偏差变化率，第一压力偏差以及压力偏差变化率经过模糊化处理得到一组PID参数值，并将PID参数值赋予PID控制器以控制阀门，可使PID参数值跟随管路中的气体压力进行自适应调解，从而对阀门变化的速率进行针对性控制，达到对急剧变化的集气总管压力进行有效控制的目的，使PID控制器及时克服随机性大幅度流量的干扰，提高集气总管压力自动控制性能和装置的运行效率，提高环境及经济效益。
以上，结合具体实施例对本发明的技术方案进行了详细介绍，所描述的具体实施例用于帮助理解本发明的思想。本领域技术人员在本发明具体实施例的基础上做出的推导和变型也属于本发明保护范围之内。

Claims (11)

1.一种气体压力控制方法，其特征在于，包括：
计算管路的第一实测压力值与预设压力值的第一压力偏差以及压力偏差变化率；
将所述第一压力偏差以及压力偏差变化率进行模糊化处理，得到PID参数模糊量；
根据PID参数模糊量解模糊得到PID参数值(KI，KD，KP)；
根据PID参数值(KI，KD，KP)控制阀门，以调节气体压力。
2.如权利要求1所述的气体压力控制方法，其特征在于，计算管路的第一实测压力值与预设压力值的第一压力偏差以及压力偏差变化率包括：
实时获取当前时刻的管路的第一实测压力值；
获取PID控制器的预设压力值；
获取当前时刻之前的预定时刻的第二实测压力值；
将第一实测压力值和预设压力值相减得到第一压力偏差，将第二实测压力值和预设压力值相减得到第二压力偏差；
根据第一压力偏差、第二压力偏差以及预定时间计算压力偏差变化率。
3.如权利要求2所述的气体压力控制方法，其特征在于，根据公式
计算压力偏差变化率，其中，P为第一实测压力值，P*为预设压力值，t为当前时刻与预定时刻的时间间隔，ec为压力偏差变化率，e为第一压力偏差。
4.如权利要求3所述的气体压力控制方法，其特征在于，所述第一实测压力值和第二实测压力值由DCS读取。
5.如权利要求1所述的气体压力控制方法，其特征在于，将所述第一压力偏差以及压力偏差变化率进行模糊化处理，得到PID参数模糊量包括：
建立模糊规则表；
将第一偏差和压力偏差变化率分别转化为第一模糊量和第二模糊量；
根据第一模糊量和第二模糊量在模糊规则表中判断，得到PID参数模糊量。
6.如权利要求5所述的气体压力控制方法，其特征在于，所述第一偏差和压力偏差变化率均通过公式：
计算模糊量μA；其中，xi，yi为前后两次的实测压力值或者压力偏差变化率，bi为前后两次相间隔的间隔时间。
7.如权利要求5所述的气体压力控制方法，其特征在于，PID参数模糊量根据公式：
解模糊得到PID参数值(KI，KD，KP)；其中，z0为PID参数值，μ’ A为PID参数模糊量，z为第一压力偏差。
8.如权利要求5所述的气体压力控制方法，其特征在于，根据公式：
控制阀门；其中，△MV(t)为阀门开度实时变化量；e(t)为第一压力偏差，KP，KI，KD为PID参数值。
9.一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，其特征在于，所述计算机可执行指令可执行权利要求1-8任一所述的气体压力控制方法。
10.一种电子设备，其特征在于，包括至少一个处理器和至少一个存储器，至少所述一个存储器中存储有指令信息，至少一个所述处理器读取所述指令信息后可执行权利要求1-8任一所述的气体压力控制方法。
11.一种气体压力控制装置，其特征在于，包括：模糊控制器和PID控制器，所述模糊控制器具有第一计算块、第二计算块、第三计算块；
所述第一计算块，用于计算管路的第一实测压力值与预设压力值的第一压力偏差以及压力偏差变化率；
所述第二计算块，用于将所述第一压力偏差以及压力偏差变化率进行模糊化处理，得到PID参数模糊量；
所述第三计算块，用于根据PID参数模糊量解模糊得到PID参数值(KI，KD，KP)；
所述PID控制器，用于根据PID参数值(KI，KD，KP)控制阀门，以调节气体压力。
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