一种有机朗肯循环系统控制方法、装置、设备及介质与流程

1.本发明涉及能源过程控制领域，特别涉及一种有机朗肯循环系统控制方法、装置、设备及介质。


背景技术：

2.工业化与城市化加剧了全球范围内的能源紧缺和温室气体排放等问题。余热回收可以通过提高能源使用效率有效缓解能源与环境问题，因此，近年来业界对余热回收的关注日益增长。作为工业过程余热的重要组成部分，低温余热的能量品质低，回收难度较大。orc（即organic rankine cycle，有机朗肯循环）系统被认为是一种有效的低温余热回收技术，已被广泛应用于各个领域中，该系统通过利用余热中的能量推动膨胀机做功，进而实现发电，蒸发器中蒸发压力的控制对于膨胀机做工功率具有重要影响，因此对其的平稳控制也显得十分重要。
3.当前对于orc系统的控制方法包括模型预测控制方法、强化学习控制方法等，在orc系统的动态性能方面存在一定的不足，导致orc系统的实际控制效果与期望的控制效果存在一定的偏差，进而影响了orc系统的转换效率和经济性。
4.由上可见，在orc系统的控制过程中，如何避免出现由于传统的控制方法导致orc系统的实际控制效果与期望的控制效果存在一定的偏差，orc系统的转换效率低的情况是本领域有待解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种有机朗肯循环系统控制方法、装置、设备及介质，能够使用分层控制策略实现对orc系统的控制，通过提高orc系统运行过程中的净输出功率来提高系统的经济效益，具有很高的实际应用价值。其具体方案如下：第一方面，本技术公开了一种有机朗肯循环系统控制方法，包括：利用有机朗肯循环系统的实时优化层确定所述有机朗肯循环系统的有限阶跃响应模型，并基于预先获取的目标负载值构建并求解动态实时优化函数，以确定所述有机朗肯循环系统的蒸发压力的期望参考轨迹；控制所述有机朗肯循环系统的模型预测控制层基于所述有限阶跃响应模型与所述蒸发压力的期望参考轨迹对所述有机朗肯循环系统进行跟踪控制。
6.可选的，所述利用有机朗肯循环系统的实时优化层确定所述有机朗肯循环系统的有限阶跃响应模型，并基于预先获取的目标负载值构建并求解动态实时优化函数，以确定所述有机朗肯循环系统的蒸发压力的期望参考轨迹之后，还包括：控制所述有机朗肯循环系统的所述实时优化层将所述有限阶跃响应模型与所述蒸发压力的期望参考轨迹传递至所述有机朗肯循环系统的模型预测控制层中的数据管理控制器；相应的，所述控制所述有机朗肯循环系统的模型预测控制层基于所述有限阶跃响
应模型与所述蒸发压力的期望参考轨迹对所述有机朗肯循环系统进行跟踪控制，包括：控制所述有机朗肯循环系统的模型预测控制层中的数据管理控制器基于所述有限阶跃响应模型与所述蒸发压力的期望参考轨迹对所述有机朗肯循环系统进行跟踪控制。
7.可选的，所述确定所述有机朗肯循环系统的有限阶跃响应模型，包括：确定所述有机朗肯循环系统的输入变量、输出变量以及有机工质种类，并按照伪随机二进制序列法或阶跃信号调整所述有机朗肯循环系统的输入变量的变化幅度；获取用于辨识所述有机朗肯循环系统模型的测试数据，并对所述测试数据进行预处理，以确定预处理后数据；基于所述预处理后数据，利用最小二乘法或预报误差法辨识所述有机朗肯循环系统的有限阶跃响应模型。
8.可选的，所述对所述测试数据进行预处理，以确定预处理后数据，包括：利用预设粗大值剔除方法对所述测试数据进行相应的处理，以确定处理后数据；利用预设滤波处理方法对所述处理后数据进行相应的处理，以确定预处理后数据。
9.可选的，所述基于所述有限阶跃响应模型与所述蒸发压力的期望参考轨迹对所述有机朗肯循环系统进行跟踪控制，包括：基于所述有限阶跃响应模型与所述蒸发压力的期望参考轨迹确定并求解用于计算目标状态转移矩阵的目标序列的第一控制器优化函数；按照预设数据采集周期采集所述有机朗肯循环系统的目标输出数据，并构建第二控制器优化函数，利用所述目标序列求解所述第二控制器优化函数，然后基于所述第二控制器优化函数确定目标输入变量；将所述目标输入变量输入至所述有机朗肯循环系统中，以对所述有机朗肯循环系统进行跟踪控制。
10.可选的，所述按照预设数据采集周期采集所述有机朗肯循环系统的目标输出数据，并构建第二控制器优化函数，利用所述目标序列求解所述第二控制器优化函数，然后基于所述第二控制器优化函数确定目标输入变量，包括：按照预设数据采集周期采集所述有机朗肯循环系统的目标输出数据；构建第二控制器优化函数，并利用所述目标序列求解所述第二控制器优化函数中的目标状态转移矩阵，并基于所述目标状态转移矩阵与所述第二控制器优化函数中的开环状态下输入变量的预测变量和输出变量的预测变量求解所述第二控制器优化函数中的输入变量的预测变量和输出变量的预测变量；基于所述第二控制器优化函数中的所述输入变量的预测变量确定目标输入变量。
11.可选的，所述按照预设数据采集周期采集所述有机朗肯循环系统的目标输出数据，包括：按照预设数据采集周期采集所述有机朗肯循环系统的目标输出数据；其中，所述目标输出数据包括所述有机朗肯循环系统的余热流量与蒸发压力；相应的，所述构建第二控制器优化函数，并利用所述目标序列求解所述第二控制器优化函数中的目标状态转移矩阵，并基于所述目标状态转移矩阵与所述第二控制器优化函数中的开环状态下输入变量的预测变量和输出变量的预测变量求解所述第二控制器优
化函数中的输入变量的预测变量和输出变量的预测变量，包括：构建第二控制器优化函数，并利用所述目标序列求解所述第二控制器优化函数中的目标状态转移矩阵；其中所述第二控制器优化函数中包括基于所述余热流量与蒸发压力确定的开环状态下输入变量的预测变量和输出变量的预测变量；基于所述目标状态转移矩阵与所述开环状态下输入变量的预测变量和输出变量的预测变量求解所述第二控制器优化函数中的输入变量的预测变量和输出变量的预测变量。
12.第二方面，本技术公开了一种有机朗肯循环系统控制装置，包括：实时优化层应用模块，应用利用有机朗肯循环系统的实时优化层确定所述有机朗肯循环系统的有限阶跃响应模型，并基于预先获取的目标负载值构建并求解动态实时优化函数，以确定所述有机朗肯循环系统的蒸发压力的期望参考轨迹；模型预测控制层应用模块，应用控制所述有机朗肯循环系统的模型预测控制层基于所述有限阶跃响应模型与所述蒸发压力的期望参考轨迹对所述有机朗肯循环系统进行跟踪控制。
13.第三方面，本技术公开了一种电子设备，包括：存储器，用于保存计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程序，以实现前述的有机朗肯循环系统控制方法。
14.第四方面，本技术公开了一种计算机存储介质，用于保存计算机程序；其中，所述计算机程序被处理器执行时实现前述公开的有机朗肯循环系统控制方法的步骤。
15.本技术先利用有机朗肯循环系统的实时优化层确定所述有机朗肯循环系统的有限阶跃响应模型，并基于预先获取的目标负载值构建并求解动态实时优化函数，以确定所述有机朗肯循环系统的蒸发压力的期望参考轨迹，然后控制所述有机朗肯循环系统的模型预测控制层基于所述有限阶跃响应模型与所述蒸发压力的期望参考轨迹对所述有机朗肯循环系统进行跟踪控制。这样一来，本发明中使用分层控制策略实现对orc系统的控制，上层rto层通过计算一个优化问题获得稳态时的最优目标并交给下层的mpc层进行跟踪控制，mpc层将orc系统运行过程中的动态性能纳入考虑，使得orc系统获得更高的整体经济性能。这样一种基于动态rto与伪前馈dmc算法的orc系统动态性能提升策略具有可行、易实施等特点，能够通过提高orc系统运行过程中的净输出功率来提高系统的经济效益，具有很高的实际应用价值。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
17.图1为本技术提供的一种有机朗肯循环系统控制方法流程图；图2为本技术提供的一种具体的有机朗肯循环系统控制方法流程图；图3为本技术提供的一种蒸汽压力的控制结果示意图；图4为本技术提供的一种有机朗肯循环系统控制装置结构示意图；
图5为本技术提供的一种电子设备结构图。
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.现有技术中，当前对于orc系统的控制方法包括模型预测控制方法、强化学习控制方法等，在orc系统的动态性能方面存在一定的不足，导致orc系统的实际控制效果与期望的控制效果存在一定的偏差，进而影响了orc系统的转换效率和经济性。在本技术中，能够使用分层控制策略实现对orc系统的控制，通过提高orc系统运行过程中的净输出功率来提高系统的经济效益，具有很高的实际应用价值。
20.本发明实施例公开了一种有机朗肯循环系统控制方法，参见图1所述，该方法包括：步骤s11：利用有机朗肯循环系统的实时优化层确定所述有机朗肯循环系统的有限阶跃响应模型，并基于预先获取的目标负载值构建并求解动态实时优化函数，以确定所述有机朗肯循环系统的蒸发压力的期望参考轨迹。
21.本实施例中，所述有机朗肯循环系统包括上层rto（即real-time optimization，实时优化）层与下层mpc（即model predictive control，模型预测控制）层。所述确定所述有机朗肯循环系统的有限阶跃响应模型，并基于预先获取的目标负载值构建并求解动态实时优化函数，以确定所述有机朗肯循环系统的蒸发压力的期望参考轨迹的步骤在所述有机朗肯循环系统的上层rto层中实现。在上层rto层中可以通过计算一个动态实时优化函数获得稳态时的最优目标，也可以理解为通过计算一个优化问题获得稳态时的最优目标。
22.本实施例中，所述确定所述有机朗肯循环系统的有限阶跃响应模型，可以包括：确定所述有机朗肯循环系统的输入变量、输出变量以及有机工质种类，并按照伪随机二进制序列法或阶跃信号调整所述有机朗肯循环系统的输入变量的变化幅度；获取用于辨识所述有机朗肯循环系统模型的测试数据，并对所述测试数据进行预处理，以确定预处理后数据；基于所述预处理后数据，利用最小二乘法或预报误差法辨识所述有机朗肯循环系统的有限阶跃响应模型。
23.本实施例中，所述对所述测试数据进行预处理，以确定预处理后数据，可以包括：利用预设粗大值剔除方法对所述测试数据进行相应的处理，以确定处理后数据；利用预设滤波处理方法对所述处理后数据进行相应的处理，以确定预处理后数据。
24.在具体的实施方式中，可以确定该orc系统的输入变量为余热流量，确定系统的输出变量为蒸发压力，确定系统所使用的有机工质类型为r245fa。按照伪随机二进制序列或者阶跃信号调整orc系统的输入变量幅值，获取用于辨识orc系统模型的测试数据。使用剔除粗大值、滤波等方法对测试数据进行预处理。使用最小二乘法、预报误差法等方法辨识orc系统的有限阶跃响应模型。
25.步骤s12：控制所述有机朗肯循环系统的模型预测控制层基于所述有限阶跃响应模型与所述蒸发压力的期望参考轨迹对所述有机朗肯循环系统进行跟踪控制。
26.本实施例中，所述基于所述有限阶跃响应模型与所述蒸发压力的期望参考轨迹对所述有机朗肯循环系统进行跟踪控制的步骤在所述有机朗肯循环系统的下层mpc层中实现。也即，本实施例中，使用分层控制策略实现对orc系统的控制，上层rto层通过计算一个优化问题获得稳态时的最优目标并交给下层的mpc层进行跟踪控制，mpc层将orc系统运行过程中的动态性能纳入考虑，使得orc系统获得更高的整体经济性能。
27.本实施例中，所述利用有机朗肯循环系统的实时优化层确定所述有机朗肯循环系统的有限阶跃响应模型，并基于预先获取的目标负载值构建并求解动态实时优化函数，以确定所述有机朗肯循环系统的蒸发压力的期望参考轨迹之后，还可以包括：控制所述有机朗肯循环系统的所述实时优化层将所述有限阶跃响应模型与所述蒸发压力的期望参考轨迹传递至所述有机朗肯循环系统的模型预测控制层中的数据管理控制器；相应的，所述控制所述有机朗肯循环系统的模型预测控制层基于所述有限阶跃响应模型与所述蒸发压力的期望参考轨迹对所述有机朗肯循环系统进行跟踪控制，可以包括：控制所述有机朗肯循环系统的模型预测控制层中的数据管理控制器基于所述有限阶跃响应模型与所述蒸发压力的期望参考轨迹对所述有机朗肯循环系统进行跟踪控制。可以理解的是，本实施例中，上层rto层通过计算一个优化问题获得稳态时的最优目标并交给下层的mpc层进行跟踪控制时，可以将所述稳态时的最优目标交给下层的mpc层中的数据管理控制器，以便所述数据管理控制器对所述有机朗肯循环系统进行跟踪控制。
28.本实施例中，可以先利用有机朗肯循环系统的实时优化层确定所述有机朗肯循环系统的有限阶跃响应模型，并基于预先获取的目标负载值构建并求解动态实时优化函数，以确定所述有机朗肯循环系统的蒸发压力的期望参考轨迹，然后控制所述有机朗肯循环系统的模型预测控制层基于所述有限阶跃响应模型与所述蒸发压力的期望参考轨迹对所述有机朗肯循环系统进行跟踪控制。这样一来，本实施例中使用分层控制策略实现对orc系统的控制，上层rto层通过计算一个优化问题获得稳态时的最优目标并交给下层的mpc层进行跟踪控制，mpc层将orc系统运行过程中的动态性能纳入考虑，使得orc系统获得更高的整体经济性能。这样一种基于动态rto与伪前馈dmc算法的orc系统动态性能提升策略具有可行、易实施等特点，能够通过提高orc系统运行过程中的净输出功率来提高系统的经济效益，具有很高的实际应用价值。
29.图2为本技术实施例提供的一种具体的有机朗肯循环系统控制方法流程图。参见图2所示，该方法包括：步骤s21：利用有机朗肯循环系统的实时优化层确定所述有机朗肯循环系统的有限阶跃响应模型，并基于预先获取的目标负载值构建并求解动态实时优化函数，以确定所述有机朗肯循环系统的蒸发压力的期望参考轨迹。
30.在本实施例的具体实施方式中，以基于orc系统的余热回收过程为例，对一种orc系统动态性能提升策略做详细阐述。在基于预先获取的目标负载值构建并求解动态实时优化函数的过程中，所述动态实时优化函数可以为：
；其中，u表示输入向量，包括余热的温度ta和流量qma。x表示状态向量，包括过冷区长度l
e1
,过冷区内管壁温度t
ew1
,两相区内管壁温度t
ew2
,过热区内管壁温度t
ew3
。y表示输出向量，包括两相区长度l
e2
,蒸发器内工质的蒸发压力pe，蒸发器出口工质的焓值h
eo
。t0和tf表示积分开始时间和结束时间。p表示orc系统的净输出功率，p
set
为预先获取的目标负载值，表示期望的orc系统输出功率。orc系统的净输出功率与输出向量间的关系为p=w(pe,h
eo
,u)。微分方程表达式f、代数方程表达式g、h和净输出功率函数w可使用现有方法“吴夏来.有机朗肯循环过程的优化与控制研究[d].浙江大学,2019.doi:10.27461/d.cnki.gzjdx.2019.002461”得到。
[0031]
在本实施例中，动态实时优化函数可以理解为一个动态优化问题，对于此优化问题的参数进行确定时，可以预先设定期望输出功率p
set
为3.5kw。在具体实施时，可以使用拟序贯算法求解，以得到蒸发压力pe的期望参考轨迹。
[0032]
步骤s22：控制所述有机朗肯循环系统的模型预测控制层基于所述有限阶跃响应模型与所述蒸发压力的期望参考轨迹确定并求解用于计算目标状态转移矩阵的目标序列的第一控制器优化函数，并按照预设数据采集周期采集所述有机朗肯循环系统的目标输出数据，构建第二控制器优化函数，然后利用所述目标序列求解所述第二控制器优化函数，并基于所述第二控制器优化函数确定目标输入变量，将所述目标输入变量输入至所述有机朗肯循环系统中，以对所述有机朗肯循环系统进行跟踪控制。
[0033]
可以理解的是，本实施例中同样可以利用mpc层中的dmc（即data management controller，数据管理控制器）控制器实现基于所述有限阶跃响应模型与所述蒸发压力的期望参考轨迹确定并求解用于计算目标状态转移矩阵的目标序列的第一控制器优化函数，并按照预设数据采集周期采集所述有机朗肯循环系统的目标输出数据，构建第二控制器优化函数，然后利用所述目标序列求解所述第二控制器优化函数，并基于所述第二控制器优化函数确定目标输入变量，将所述目标输入变量输入至所述有机朗肯循环系统中，以对所述有机朗肯循环系统进行跟踪控制的步骤。
[0034]
在本实施例中，所述第一控制器优化函数可以为：；其中h
p
和hm分别表示由步骤s21得到的蒸发压力的有限阶跃响应模型序列和蒸发压力的期望参考轨迹序列，h
l
表示待求解的伪前馈序列。n表示序列的长度，α为可调参数。
[0035]
求解上述第一控制器优化函数便可解得dmc控制器中的目标序列，所述目标序列
可用于计算目标状态转移矩阵。在本实施例中，所述dmc控制器可理解为一种伪前馈dmc控制器，所述目标序列可理解为一种伪前馈序列。
[0036]
本实施例中，所述按照预设数据采集周期采集所述有机朗肯循环系统的目标输出数据，并构建第二控制器优化函数，利用所述目标序列求解所述第二控制器优化函数，然后基于所述第二控制器优化函数确定目标输入变量，可以包括：按照预设数据采集周期采集所述有机朗肯循环系统的目标输出数据；构建第二控制器优化函数，并利用所述目标序列求解所述第二控制器优化函数中的目标状态转移矩阵，并基于所述目标状态转移矩阵与所述第二控制器优化函数中的开环状态下输入变量的预测变量和输出变量的预测变量求解所述第二控制器优化函数中的输入变量的预测变量和输出变量的预测变量；基于所述第二控制器优化函数中的所述输入变量的预测变量确定目标输入变量。其中，所述第二控制器优化函数基于输入变量的预测变量和输出变量的预测变量、开环状态下输入变量的预测变量和输出变量的预测变量、目标状态转移矩阵、虚拟输入变量对应的向量表达。
[0037]
本实施例中，所述按照预设数据采集周期采集所述有机朗肯循环系统的目标输出数据，可以包括：按照预设数据采集周期采集所述有机朗肯循环系统的目标输出数据；其中，所述目标输出数据包括所述有机朗肯循环系统的余热流量与蒸发压力；相应的，所述构建第二控制器优化函数，并利用所述目标序列求解所述第二控制器优化函数中的目标状态转移矩阵，并基于所述目标状态转移矩阵与所述第二控制器优化函数中的开环状态下输入变量的预测变量和输出变量的预测变量求解所述第二控制器优化函数中的输入变量的预测变量和输出变量的预测变量，包括：构建第二控制器优化函数，并利用所述目标序列求解所述第二控制器优化函数中的目标状态转移矩阵；其中所述第二控制器优化函数中包括基于所述余热流量与蒸发压力确定的开环状态下输入变量的预测变量和输出变量的预测变量；基于所述目标状态转移矩阵与所述开环状态下输入变量的预测变量和输出变量的预测变量求解所述第二控制器优化函数中的输入变量的预测变量和输出变量的预测变量。
[0038]
在本实施例中，mpc层每隔一定周期获取当前orc系统的余热流量qma和蒸发压力pe，并求解第二控制器优化函数。在具体实施方式中，所述第二控制器优化函数可以为：；其中表示在k时刻预测的输出变量在k+n
p
时刻的结果，δv表示待优化的虚拟输入变量，u表示输入变量，输入变量和输出变量的预测结果需满足上下限约束。q和r分别为可调节的权重，表示输出变量的优化目标值，n
p
表示预测步长，nc表示控制步长。上
述优化问题的最后两行中，u表示表示输入变量的预测向量，y表示输出变量的预测向量，上标o表示开环状态下对应的向量，δv表示虚拟输入变量组成的向量，d
l
和dm表示状态转移矩阵，上述变量分别表示为:；；；；；
；；本实施例中，在求解上述第二控制器优化函数后，可以将得到的u
k+1|k
施加至orc系统中执行。在具体实施时，最终蒸汽压力的控制结果图3所示，图中横坐标为时间t，单位为秒(s)；纵坐标为蒸汽压力，单位为千帕斯卡（kpa），期望闭环性能为步骤s21中所得的蒸汽压力的期望参考轨迹，本方法闭环性能为使用步骤s22控制后得到的控制效果，在比较对象为dmc的前提下，相比于传统的控制方法，本实施例中所提出的方法能够使orc系统的输出更加符合设定的轨迹，因此更符合经济型，减少能源浪费。
[0039]
本实施例中以基于orc系统的余热回收过程为例，对一种orc系统动态性能提升策略做详细阐述，本实施例中所提出的双层控制实施步骤使得下层控制层在跟踪上层实时优化层给出的参考轨迹时更加准确，相比于传统的orc系统控制方法，本发明在控制器设计的阶段就将参考轨迹考虑到控制问题当中，降低了控制器参数设置的难度，能够提高orc系统的经济性。能够使orc系统的输出更加符合设定的轨迹，减少能源浪费。
[0040]
参见图4所示，本技术实施例公开了一种有机朗肯循环系统控制装置，具体可以包括：实时优化层应用模块11，应用利用有机朗肯循环系统的实时优化层确定所述有机朗肯循环系统的有限阶跃响应模型，并基于预先获取的目标负载值构建并求解动态实时优化函数，以确定所述有机朗肯循环系统的蒸发压力的期望参考轨迹；
模型预测控制层应用模块12，应用控制所述有机朗肯循环系统的模型预测控制层基于所述有限阶跃响应模型与所述蒸发压力的期望参考轨迹对所述有机朗肯循环系统进行跟踪控制。
[0041]
本发明先利用有机朗肯循环系统的实时优化层确定所述有机朗肯循环系统的有限阶跃响应模型，并基于预先获取的目标负载值构建并求解动态实时优化函数，以确定所述有机朗肯循环系统的蒸发压力的期望参考轨迹，然后控制所述有机朗肯循环系统的模型预测控制层基于所述有限阶跃响应模型与所述蒸发压力的期望参考轨迹对所述有机朗肯循环系统进行跟踪控制。这样一来，本发明中使用分层控制策略实现对orc系统的控制，上层rto层通过计算一个优化问题获得稳态时的最优目标并交给下层的mpc层进行跟踪控制，mpc层将orc系统运行过程中的动态性能纳入考虑，使得orc系统获得更高的整体经济性能。这样一种基于动态rto与伪前馈dmc算法的orc系统动态性能提升策略具有可行、易实施等特点，能够通过提高orc系统运行过程中的净输出功率来提高系统的经济效益，具有很高的实际应用价值。
[0042]
进一步的，本技术实施例还公开了一种电子设备，图5是根据示例性实施例示出的电子设备20结构图，图中的内容不能认为是对本技术的使用范围的任何限制。
[0043]
图5为本技术实施例提供的一种电子设备20的结构示意图。该电子设备20，具体可以包括：至少一个处理器21、至少一个存储器22、电源23、显示屏24、输入输出接口25、通信接口26和通信总线27。其中，所述存储器22用于存储计算机程序，所述计算机程序由所述处理器21加载并执行，以实现前述任一实施例公开的有机朗肯循环系统控制方法中的相关步骤。另外，本实施例中的电子设备20具体可以为电子计算机。
[0044]
本实施例中，电源23用于为电子设备20上的各硬件设备提供工作电压；通信接口26能够为电子设备20创建与外界设备之间的数据传输通道，其所遵循的通信协议是能够适用于本技术技术方案的任意通信协议，在此不对其进行具体限定；输入输出接口25，用于获取外界输入数据或向外界输出数据，其具体的接口类型可以根据具体应用需要进行选取，在此不进行具体限定。
[0045]
另外，存储器22作为资源存储的载体，可以是只读存储器、随机存储器、磁盘或者光盘等，其上所存储的资源可以包括操作系统221、计算机程序222及虚拟机数据223等，虚拟机数据223可以包括各种各样的数据。存储方式可以是短暂存储或者永久存储。
[0046]
其中，操作系统221用于管理与控制电子设备20上的各硬件设备以及计算机程序222，其可以是windows server、netware、unix、linux等。计算机程序222除了包括能够用于完成前述任一实施例公开的由电子设备20执行的有机朗肯循环系统控制方法的计算机程序之外，还可以进一步包括能够用于完成其他特定工作的计算机程序。
[0047]
进一步的，本技术还公开了一种计算机可读存储介质，这里所说的计算机可读存储介质包括随机存取存储器(random access memory，ram)、内存、只读存储器(read-only memory，rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、磁碟或者光盘或技术领域内所公知的任意其他形式的存储介质。其中，所述计算机程序被处理器执行时实现前述公开的有机朗肯循环系统控制方法。关于该方法的具体步骤可以参考前述实施例中公开的相应内容，在此不再进行赘述。
[0048]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它
实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
[0049]
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器（ram）、内存、只读存储器（rom）、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
[0050]
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0051]
以上对本发明所提供的有机朗肯循环系统控制方法、装置、设备、存储介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.一种有机朗肯循环系统控制方法，其特征在于，包括：利用有机朗肯循环系统的实时优化层确定所述有机朗肯循环系统的有限阶跃响应模型，并基于预先获取的目标负载值构建并求解动态实时优化函数，以确定所述有机朗肯循环系统的蒸发压力的期望参考轨迹；控制所述有机朗肯循环系统的模型预测控制层基于所述有限阶跃响应模型与所述蒸发压力的期望参考轨迹对所述有机朗肯循环系统进行跟踪控制。2.根据权利要求1所述的有机朗肯循环系统控制方法，其特征在于，所述利用有机朗肯循环系统的实时优化层确定所述有机朗肯循环系统的有限阶跃响应模型，并基于预先获取的目标负载值构建并求解动态实时优化函数，以确定所述有机朗肯循环系统的蒸发压力的期望参考轨迹之后，还包括：控制所述有机朗肯循环系统的所述实时优化层将所述有限阶跃响应模型与所述蒸发压力的期望参考轨迹传递至所述有机朗肯循环系统的模型预测控制层中的数据管理控制器；相应的，所述控制所述有机朗肯循环系统的模型预测控制层基于所述有限阶跃响应模型与所述蒸发压力的期望参考轨迹对所述有机朗肯循环系统进行跟踪控制，包括：控制所述有机朗肯循环系统的模型预测控制层中的数据管理控制器基于所述有限阶跃响应模型与所述蒸发压力的期望参考轨迹对所述有机朗肯循环系统进行跟踪控制。3.根据权利要求1所述的有机朗肯循环系统控制方法，其特征在于，所述确定所述有机朗肯循环系统的有限阶跃响应模型，包括：确定所述有机朗肯循环系统的输入变量、输出变量以及有机工质种类，并按照伪随机二进制序列法或阶跃信号调整所述有机朗肯循环系统的输入变量的变化幅度；获取用于辨识所述有机朗肯循环系统模型的测试数据，并对所述测试数据进行预处理，以确定预处理后数据；基于所述预处理后数据，利用最小二乘法或预报误差法辨识所述有机朗肯循环系统的有限阶跃响应模型。4.根据权利要求3所述的有机朗肯循环系统控制方法，其特征在于，所述对所述测试数据进行预处理，以确定预处理后数据，包括：利用预设粗大值剔除方法对所述测试数据进行相应的处理，以确定处理后数据；利用预设滤波处理方法对所述处理后数据进行相应的处理，以确定预处理后数据。5.根据权利要求1至4任一项所述的有机朗肯循环系统控制方法，其特征在于，所述基于所述有限阶跃响应模型与所述蒸发压力的期望参考轨迹对所述有机朗肯循环系统进行跟踪控制，包括：基于所述有限阶跃响应模型与所述蒸发压力的期望参考轨迹确定并求解用于计算目标状态转移矩阵的目标序列的第一控制器优化函数；按照预设数据采集周期采集所述有机朗肯循环系统的目标输出数据，并构建第二控制器优化函数，利用所述目标序列求解所述第二控制器优化函数，然后基于所述第二控制器优化函数确定目标输入变量；将所述目标输入变量输入至所述有机朗肯循环系统中，以对所述有机朗肯循环系统进行跟踪控制。
6.根据权利要求5所述的有机朗肯循环系统控制方法，其特征在于，所述按照预设数据采集周期采集所述有机朗肯循环系统的目标输出数据，并构建第二控制器优化函数，利用所述目标序列求解所述第二控制器优化函数，然后基于所述第二控制器优化函数确定目标输入变量，包括：按照预设数据采集周期采集所述有机朗肯循环系统的目标输出数据；构建第二控制器优化函数，并利用所述目标序列求解所述第二控制器优化函数中的目标状态转移矩阵，并基于所述目标状态转移矩阵与所述第二控制器优化函数中的开环状态下输入变量的预测变量和输出变量的预测变量求解所述第二控制器优化函数中的输入变量的预测变量和输出变量的预测变量；基于所述第二控制器优化函数中的所述输入变量的预测变量确定目标输入变量。7.根据权利要求6所述的有机朗肯循环系统控制方法，其特征在于，所述按照预设数据采集周期采集所述有机朗肯循环系统的目标输出数据，包括：按照预设数据采集周期采集所述有机朗肯循环系统的目标输出数据；其中，所述目标输出数据包括所述有机朗肯循环系统的余热流量与蒸发压力；相应的，所述构建第二控制器优化函数，并利用所述目标序列求解所述第二控制器优化函数中的目标状态转移矩阵，并基于所述目标状态转移矩阵与所述第二控制器优化函数中的开环状态下输入变量的预测变量和输出变量的预测变量求解所述第二控制器优化函数中的输入变量的预测变量和输出变量的预测变量，包括：构建第二控制器优化函数，并利用所述目标序列求解所述第二控制器优化函数中的目标状态转移矩阵；其中所述第二控制器优化函数中包括基于所述余热流量与蒸发压力确定的开环状态下输入变量的预测变量和输出变量的预测变量；基于所述目标状态转移矩阵与所述开环状态下输入变量的预测变量和输出变量的预测变量求解所述第二控制器优化函数中的输入变量的预测变量和输出变量的预测变量。8.一种有机朗肯循环系统控制装置，其特征在于，包括：实时优化层应用模块，应用利用有机朗肯循环系统的实时优化层确定所述有机朗肯循环系统的有限阶跃响应模型，并基于预先获取的目标负载值构建并求解动态实时优化函数，以确定所述有机朗肯循环系统的蒸发压力的期望参考轨迹；模型预测控制层应用模块，应用控制所述有机朗肯循环系统的模型预测控制层基于所述有限阶跃响应模型与所述蒸发压力的期望参考轨迹对所述有机朗肯循环系统进行跟踪控制。9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器；其中，所述处理器执行所述存储器中保存的计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述的有机朗肯循环系统控制方法。10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，用于存储计算机程序；其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的有机朗肯循环系统控制方法。

技术总结
本申请公开了一种有机朗肯循环系统控制方法、装置、设备及介质，涉及能源过程控制领域，该方法包括：利用有机朗肯循环系统的实时优化层确定所述有机朗肯循环系统的有限阶跃响应模型，并基于预先获取的目标负载值构建并求解动态实时优化函数，以确定有机朗肯循环系统的蒸发压力的期望参考轨迹；控制有机朗肯循环系统的模型预测控制层基于有限阶跃响应模型与蒸发压力的期望参考轨迹对有机朗肯循环系统进行跟踪控制。本发明中使用分层控制策略实现对ORC系统的控制，上层RTO层通过计算一个优化问题获得稳态时的最优目标并交给下层的MPC层进行跟踪控制，使得ORC系统获得更高的整体经济性能。体经济性能。体经济性能。


技术研发人员：侯卫锋 张志铭 段怡雍 叶建位
受保护的技术使用者：浙江中智达科技有限公司
技术研发日：2023.04.25
技术公布日：2023/5/26