一种主汽压力过程信号的微分控制方法及系统与流程

1.本发明涉及工业过程控制领域，尤其涉及一种主汽压力过程信号的微分控制方法及系统。


背景技术：

2.火电机组在运行的过程中，需要对主汽压力过程信号进行超前观测。现有针对主汽压力过程信号的超前观测通常由常用微分器实现，而常用微分器是一种基于一阶惯性滤波器(first order inertial filter，foif)构造的跟踪微分器，但是，foif是一种典型的指数型跟踪滤波器，主要存在输出跟踪输入效率不高的问题。因此，导致常用微分器同样存在输出跟踪输入微分效率不高的问题。
3.因此，亟需一种主汽压力过程信号的微分控制策略，从而解决主汽压力过程信号的微分跟踪效率较低的问题。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供一种主汽压力过程信号的微分控制方法及系统，以提高主汽压力过程信号的微分跟踪效率。
5.为了解决上述问题，本发明一实施例提供一种主汽压力过程信号的微分控制方法，应用于一种余弦型跟踪微分器，所述余弦型跟踪微分器包括：第一减法器、第二减法器、第一积分器、第二积分器和可调比例控制模块；所述方法包括：
6.获取火电机组的主汽压力过程信号；
7.利用所述第一减法器，对主汽压力过程信号和第二积分器输出的第二积分信号，进行减法运算，获得所述主汽压力过程信号对应的反馈输出信号；
8.利用所述第一积分器，对所述反馈输出信号进行积分运算，获得所述反馈输出信号对应的第一积分信号；
9.利用所述第二积分器，对所述第一积分信号进行积分运算，获得所述第一积分信号对应的第二积分信号；
10.利用所述可调比例控制模块，接收所述第二积分信号，生成所述第二积分信号对应的可调比例控制信号；
11.利用所述第二减法器，在所述第二减法器的被减数端接收所述主汽压力过程信号，在所述第二减法器的减数端接收所述可调比例控制信号，通过减法运算，获得所述主汽压力过程信号对应的余弦型跟踪微分信号。
12.作为上述方案的改进，所述可调比例控制模块包括：延时器、加法器和可调比例控制器；所述利用所述可调比例控制模块，接收所述第二积分信号，生成所述二积分信号对应的可调比例控制信号，包括：
13.利用所述延时器，接收所述第二积分信号，对所述第二积分信号进行延时操作，获得第一延时信号；
14.利用所述加法器，接收所述第一延时信号和所述第二积分信号，通过加法运算，获得第一加法信号；
15.利用所述可调比例控制器，接收所述第一加法信号，通过预设的比例控制器增益，获得与所述第二积分信号对应的可调比例控制信号。
16.作为上述方案的改进，所述第一积分器，包括：
[0017][0018]
式中，f
fi
(s)为所述第一积分器的拉普拉斯传递函数；t
t
为跟踪时间常数，单位为s。
[0019]
作为上述方案的改进，所述第二积分器，包括：
[0020][0021]
式中，f
fi
(s)为所述第二积分器的拉普拉斯传递函数；t
t
为跟踪时间常数，单位为s。
[0022]
作为上述方案的改进，所述延时器，包括：
[0023][0024]
t
l
＝t
t
[0025]
式中，f
l
(s)为所述延时器的拉普拉斯传递函数；t
l
为跟踪时间常数，单位为s；说明：t
l
由t
t
得到。
[0026]
作为上述方案的改进，所述可调比例控制器，包括：
[0027]fk
(s)＝k
p
[0028]
式中，fk(s)为所述比例控制器的拉普拉斯传递函数；kp为比例控制器增益，单位为无量纲。
[0029]
相应的，本发明一实施例还提供了一种主汽压力过程信号的微分控制系统，包括：火电机组设备、数据采集装置和余弦型跟踪微分器；其中，所述余弦型跟踪微分器应用于如本发明所述的主汽压力过程信号的微分控制方法；
[0030]
所述火电机组设备，用于生成主汽压力过程信号；
[0031]
所述数据采集装置，用于采集所述主汽压力过程信号，并传输给所述余弦型跟踪微分器；
[0032]
所述余弦型跟踪微分器，用于接收所述主汽压力过程信号，并生成所述主汽压力过程信号对应的余弦型跟踪微分信号。
[0033]
作为上述方案的改进，所述余弦型跟踪微分器，包括：
[0034][0035]
t
l
＝t
t
[0036]
式中，fqctd(s)为所述余弦型跟踪微分器的拉普拉斯传递函数；tt为跟踪时间常数，单位为s；t
l
为延时时间常数，单位为s；k
p
为比例增益，单位为无量纲。
[0037]
由上可见，本发明具有如下有益效果：
[0038]
本发明提供了一种主汽压力过程信号的微分控制方法，获取火电机组的主汽压力过程信号，通过第一减法器对主汽压力过程信号和第二积分器输出的第二积分信号进行减法运算，生成反馈输出信号；通过第一积分器对反馈输出信号进行积分运算，获得第一积分信号；通过第二积分器对第一积分信号进行积分运算，获得第二积分信号；通过可调比例控制模块对第二积分信号进行处理，获得可调比例控制信号；通过第二减法器对主汽压力过程信号和可调比例控制信号进行处理，获得余弦型跟踪微分信号。相比于现有微分器使用foif进行微分跟踪，本发明通过将主汽压力过程信号与主汽压力过程信号对应的可调比例控制信号相减，从而使得主汽压力过程信号输出的截止速率大大加快，能够提高主汽压力过程信号的微分跟踪效率。
[0039]
进一步地，本发明将主汽压力过程信号对应的第二积分信号与主汽压力过程信号对应的第一眼时信号相加，并将相加后输出的信号按预设的比例控制器增益进行可调比例控制信号的输出，能够进一步提高主汽压力过程信号的微分速率，从而提高主汽压力过程信号的微分跟踪效率。
附图说明
[0040]
图1是本发明一实施例提供的主汽压力过程信号的微分控制方法的流程示意图；
[0041]
图2是本发明一实施例提供的余弦型跟踪微分器的结构示意图；
[0042]
图3是本发明一实施例提供的主汽压力过程信号的微分控制系统的结构示意图；
[0043]
图4是本发明一实施例提供的第二积分器过程输出的结果示意图；
[0044]
图5是本发明一实施例提供的针对第二积分器输出结果的延时器输出的结果示意图
[0045]
图6是本发明一实施例提供的余弦型跟踪微分器与常用微分器的过程输出结果对比图；
[0046]
图7是本发明一实施例提供的一种终端设备结构示意图。
具体实施方式
[0047]
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作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。
[0048]
实施例一
[0049]
参见图1，图1是本发明一实施例提供的一种主汽压力过程信号的微分控制方法的流程示意图，所述方法如图1所示，本实施例包括步骤101至步骤106，各步骤具体如下：
[0050]
所述方法应用于一种余弦型跟踪微分器，如图2所示，所述余弦型跟踪微分器包括：第一减法器201、第二减法器202、第一积分器203、第二积分器204和可调比例控制模块205；
[0051]
步骤101：获取火电机组的主汽压力过程信号。
[0052]
在本实施例中，通过压力传感器采集火电机组的主汽压力数据，并基于主汽压力
数据生成主汽压力过程信号。
[0053]
步骤102：利用所述第一减法器201，对主汽压力过程信号和第二积分器输出的第二积分信号，进行减法运算，获得所述主汽压力过程信号对应的反馈输出信号。
[0054]
在本实施例中，主汽压力过程信号输入至第一减法器的被减数端，第二积分器输出的第二积分信号输入至第一减法器的减数端，从而进行减法运算。
[0055]
步骤103：利用所述第一积分器203，对所述反馈输出信号进行积分运算，获得所述反馈输出信号对应的第一积分信号。
[0056]
在本实施例中，所述第一积分器203，包括：
[0057][0058]
式中，f
fi
(s)为所述第一积分器203的拉普拉斯传递函数；t
t
为跟踪时间常数，单位为s。
[0059]
步骤104：利用所述第二积分器204，对所述第一积分信号进行积分运算，获得所述第一积分信号对应的第二积分信号。
[0060]
在本实施例中，所述第二积分器204，包括：
[0061][0062]
式中，f
fi
(s)为所述第二积分器204的拉普拉斯传递函数；t
t
为跟踪时间常数，单位为s。
[0063]
在一具体的实施例中，在t
t
＝100s,，得到所述第二积分器的过程输出pv
sool
(t)，如图4所示。
[0064]
步骤105：利用所述可调比例控制模块205，接收所述第二积分信号，生成所述第二积分信号对应的可调比例控制信号。
[0065]
在本实施例中，所述可调比例控制模块205包括：延时器206、加法器207和可调比例控制器208；所述利用所述可调比例控制模块205，接收所述第二积分信号，生成所述二积分信号对应的可调比例控制信号，包括：
[0066]
利用所述延时器206，接收所述第二积分信号，对所述第二积分信号进行延时操作，获得第一延时信号；
[0067]
利用所述加法器207，接收所述第一延时信号和所述第二积分信号，通过加法运算，获得第一加法信号；
[0068]
利用所述可调比例控制器208，接收所述第一加法信号，通过预设的比例控制器增益，获得与所述第二积分信号对应的可调比例控制信号。
[0069]
在本实施例中，所述延时器206，包括：
[0070][0071]
t
l
＝t
t
[0072]
式中，f
l
(s)为所述延时器的拉普拉斯传递函数；t
l
为跟踪时间常数，单位为s；说明：t
l
由t
t
得到。
[0073]
在一具体的实施例中，在t
t
＝100s，t
l
＝t
t
＝100s，得到所述第二积分器的延时输
出pv
l
(t)，如图5所示。
[0074]
在本实施例中，所述可调比例控制器208，包括：
[0075]fk
(s)＝k
p
[0076]
式中，fk(s)为所述比例控制器的拉普拉斯传递函数；kp为比例控制器增益，单位为无量纲。
[0077]
步骤106：利用所述第二减法器202，在所述第二减法器的被减数端接收所述主汽压力过程信号，在所述第二减法器的减数端接收所述可调比例控制信号，通过减法运算，获得所述主汽压力过程信号对应的余弦型跟踪微分信号。
[0078]
在一具体的实施例中，将所述余弦型跟踪微分器与常用微分器的微分特性进行对比：
[0079]
在增益为1，常用微分器表达式为：
[0080]fcd
(s)＝1-f
foif
(s)
[0081][0082]
式中，f
cd
(s)为所述常用微分器的拉普拉斯传递函数；f
foif
(s)为一阶惯滤波器的拉普拉斯传递函数；t
foif
为所述一阶惯性滤波器的滤波时间常数，单位为s；
[0083]
设置t
t
＝100s，t
l
＝t
t
＝100s，t
foif
＝100s，k
p
＝0.5，输入信号为单位阶跃，得到所述余弦型跟踪微分器过程输出pv
qctd
(t)，所述常用微分器过程输出pv
cd
(t)，如图6所示。
[0084]
由图6可知，相对常用微分器，余弦型跟踪微分器过程输出的截止速度较高,t》100s，余弦型跟踪微分输出已经跟踪到输入，而常用微分器输出跟踪到输入的61％，表明了余弦型跟踪微分器的微分性能明显优于常用微分器。
[0085]
参见图3，图3是本发明一实施例提供的一种主汽压力过程信号的微分控制系统的结构示意图，包括：火电机组设备301、数据采集装置302和余弦型跟踪微分器303；其中，所述余弦型跟踪微分器303应用于如本发明所述的主汽压力过程信号的微分控制方法；
[0086]
所述火电机组设备301，用于生成主汽压力过程信号；
[0087]
所述数据采集装置302，用于采集所述主汽压力过程信号，并传输给所述余弦型跟踪微分器；
[0088]
所述余弦型跟踪微分器303，用于接收所述主汽压力过程信号，并生成所述主汽压力过程信号对应的余弦型跟踪微分信号。
[0089]
作为上述方案的改进，所述余弦型跟踪微分器303，包括：
[0090][0091]
t
l
＝t
t
[0092]
式中，f
qctd
(s)为所述余弦型跟踪微分器303的拉普拉斯传递函数；t
t
为跟踪时间常数，单位为s；t
l
为延时时间常数，单位为s；k
p
为比例增益，单位为无量纲。
[0093]
本实施例通过获取火电机组的主汽压力过程信号，获取火电机组的主汽压力过程信号，通过第一减法器对主汽压力过程信号和第二积分器输出的第二积分信号进行减法运
算，生成反馈输出信号；通过第一积分器对反馈输出信号进行积分运算，获得第一积分信号；通过第二积分器对第一积分信号进行积分运算，获得第二积分信号；通过可调比例控制模块对第二积分信号进行处理，获得可调比例控制信号；通过第二减法器对主汽压力过程信号和可调比例控制信号进行处理，获得余弦型跟踪微分信号。通过余弦型跟踪微分控制方法，能够高信号微分跟踪的效率，进而提高了主汽压力控制超前观测性能，从而可以提升主汽压力过程控制效率。
[0094]
实施例二
[0095]
参见图7，图7是本发明一实施例提供的终端设备结构示意图。
[0096]
该实施例的一种终端设备包括：处理器701、存储器702以及存储在所述存储器702中并可在所述处理器701上运行的计算机程序。所述处理器701执行所述计算机程序时实现上述各个主汽压力过程信号的微分控制方法在实施例中的步骤，例如图1所示的主汽压力过程信号的微分控制方法的所有步骤。或者，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各装置实施例中各模块的功能，例如：图3所示的主汽压力过程信号的微分控制系统的所有模块。
[0097]
另外，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上任一实施例所述的主汽压力过程信号的微分控制方法。
[0098]
本领域技术人员可以理解，所述示意图仅仅是终端设备的示例，并不构成对终端设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
[0099]
所称处理器701可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器701是所述终端设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个终端设备的各个部分。
[0100]
所述存储器702可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器701通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器702内的数据，实现所述终端设备的各种功能。所述存储器702可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(smart media card,smc)，安全数字(secure digital,sd)卡，闪存卡(flash card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
[0101]
其中，所述终端设备集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来
完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
[0102]
需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0103]
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种主汽压力过程信号的微分控制方法，其特征在于，应用于一种余弦型跟踪微分器，所述余弦型跟踪微分器包括：第一减法器、第二减法器、第一积分器、第二积分器和可调比例控制模块；所述方法包括：获取火电机组的主汽压力过程信号；利用所述第一减法器，对主汽压力过程信号和第二积分器输出的第二积分信号，进行减法运算，获得所述主汽压力过程信号对应的反馈输出信号；利用所述第一积分器，对所述反馈输出信号进行积分运算，获得所述反馈输出信号对应的第一积分信号；利用所述第二积分器，对所述第一积分信号进行积分运算，获得所述第一积分信号对应的第二积分信号；利用所述可调比例控制模块，接收所述第二积分信号，生成所述第二积分信号对应的可调比例控制信号；利用所述第二减法器，在所述第二减法器的被减数端接收所述主汽压力过程信号，在所述第二减法器的减数端接收所述可调比例控制信号，通过减法运算，获得所述主汽压力过程信号对应的余弦型跟踪微分信号。2.根据权利要求1所述的主汽压力过程信号的微分控制方法，其特征在于，所述可调比例控制模块包括：延时器、加法器和可调比例控制器；所述利用所述可调比例控制模块，接收所述第二积分信号，生成所述二积分信号对应的可调比例控制信号，包括：利用所述延时器，接收所述第二积分信号，对所述第二积分信号进行延时操作，获得第一延时信号；利用所述加法器，接收所述第一延时信号和所述第二积分信号，通过加法运算，获得第一加法信号；利用所述可调比例控制器，接收所述第一加法信号，通过预设的比例控制器增益，获得与所述第二积分信号对应的可调比例控制信号。3.根据权利要求1所述的主汽压力过程信号的微分控制方法，其特征在于，所述第一积分器，包括：式中，f
fi
(s)为所述第一积分器的拉普拉斯传递函数；t
t
为跟踪时间常数，单位为s。4.根据权利要求1所述的主汽压力过程信号的微分控制方法，其特征在于，所述第二积分器，包括：式中，f
fi
(s)为所述第二积分器的拉普拉斯传递函数；t
t
为跟踪时间常数，单位为s。5.根据权利要求2所述的主汽压力过程信号的微分控制方法，其特征在于，所述延时器，包括：
t
l
＝t
t
式中，f
l
(s)为所述延时器的拉普拉斯传递函数；t
l
为跟踪时间常数，单位为s；说明：t
l
由t
t
得到。6.根据权利要求2所述的主汽压力过程信号的微分控制方法，其特征在于，所述可调比例控制器，包括：f
k
(s)＝k
p
式中，f
k
(s)为所述比例控制器的拉普拉斯传递函数；kp为比例控制器增益，单位为无量纲。7.一种主汽压力过程信号的微分控制系统，其特征在于，包括：火电机组设备、数据采集装置和余弦型跟踪微分器；其中，所述余弦型跟踪微分器应用于如权利要求1至6所述的主汽压力过程信号的微分控制方法；所述火电机组设备，用于生成主汽压力过程信号；所述数据采集装置，用于采集所述主汽压力过程信号，并传输给所述余弦型跟踪微分器；所述余弦型跟踪微分器，用于接收所述主汽压力过程信号，并生成所述主汽压力过程信号对应的余弦型跟踪微分信号。8.根据权利要求7所述的主汽压力过程信号的微分控制系统，其特征在于，所述余弦型跟踪微分器，包括：t
l
＝t
t
式中，fqctd(s)为所述余弦型跟踪微分器的拉普拉斯传递函数；tt为跟踪时间常数，单位为s；t
l
为延时时间常数，单位为s；k
p
为比例增益，单位为无量纲。

技术总结
本发明公开了一种主汽压力过程信号的微分控制方法及系统，获取火电机组的主汽压力过程信号，通过第一减法器对主汽压力过程信号和第二积分器输出的第二积分信号进行减法运算，生成反馈输出信号；通过第一积分器对反馈输出信号进行积分运算，获得第一积分信号；通过第二积分器对第一积分信号进行积分运算，获得第二积分信号；通过可调比例控制模块对第二积分信号进行处理，获得可调比例控制信号；通过第二减法器对主汽压力过程信号和可调比例控制信号进行处理，获得余弦型跟踪微分信号。本发明通过将主汽压力过程信号与主汽压力过程信号对应的可调比例控制信号相减，能够提高主汽压力过程信号的微分跟踪效率。压力过程信号的微分跟踪效率。压力过程信号的微分跟踪效率。


技术研发人员：陈锦攀 赵宁 肖凯 陈华林 罗绮玫 赵伟
受保护的技术使用者：广东电网有限责任公司电力科学研究院
技术研发日：2023.04.12
技术公布日：2023/7/20