本發(fā)明涉及智能透平控制的，尤其涉及一種用于智能透平控制器的協(xié)同控制方法。

背景技術：

1、隨著工業(yè)自動化和智能化技術的快速發(fā)展，智能透平控制器（itc）作為重要的控制系統(tǒng)組件，廣泛應用于能源、化工、制造領域的透平設備中，智能透平控制器的主要作用是根據輸入的控制信號調整透平設備的運行狀態(tài)，確保設備在最佳工作點下高效運行；然而，隨著系統(tǒng)復雜性的增加和運行環(huán)境的變化，傳統(tǒng)的透平控制器在處理復雜工況下面臨諸多挑戰(zhàn)，尤其是在存在時滯和反饋延遲時。

2、近年來，隨著信息技術的飛速發(fā)展，基于時間序列分析的控制算法逐漸成為智能透平控制器優(yōu)化的一種研究方向，通過時間序列分析算法，可以有效捕捉系統(tǒng)的時滯特征、工作特性和負載變化，從而對控制器的響應做出及時的預判，優(yōu)化控制策略；然而，現(xiàn)有的技術大多依賴單一的反饋控制策略，缺乏對時滯和反饋延遲的有效補償，導致控制性能在高動態(tài)響應和復雜工況下難以滿足精度要求。

3、現(xiàn)有的智能透平控制技術中，通常采用基于反饋控制的方式對系統(tǒng)進行調節(jié)，但其在應對系統(tǒng)時滯、負載波動和外部干擾等復雜情況時，效果有限；傳統(tǒng)的時滯補償方法大多基于靜態(tài)模型，無法實時適應系統(tǒng)的動態(tài)變化；此外，反饋控制量的調整僅基于實時誤差和設定值之間的差異，無法有效捕捉到系統(tǒng)中潛在的時滯特征，導致時滯效應未能得到有效預測和補償，影響了系統(tǒng)的整體響應速度和穩(wěn)定性。

4、因此，智能透平控制器在面對高度動態(tài)的工況時，往往存在控制精度不足、響應延遲過長等問題，制約了其在高效能系統(tǒng)中的應用。

技術實現(xiàn)思路

1、本部分的目的在于概述本發(fā)明的實施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施例，在本部分以及本申請的說明書摘要和發(fā)明名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發(fā)明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本發(fā)明的范圍。

2、鑒于上述現(xiàn)有存在的問題，提出了本發(fā)明。

3、為解決上述技術問題，本發(fā)明提供如下技術方案：基于時間序列分析算法分析智能透平控制器的工作特征和延遲特征，構建時滯預測模型；

4、利用所述時滯預測模型計算前饋補償量，基于目標輸出與實際輸出之間的誤差調節(jié)得到反饋控制量；

5、將所述反饋控制量和所述前饋補償量組合，得到時滯補償量；

6、實時監(jiān)測所述智能透平控制器的運行數據，并根據控制系統(tǒng)狀態(tài)動態(tài)調整所述時滯補償量；

7、通過多機時滯補償機制對多臺所述智能透平控制器的時滯差異進行單獨補償，并結合全局最優(yōu)時滯補償策略同步調整各臺所述智能透平控制器的控制信號。

8、作為本發(fā)明所述的用于智能透平控制器的協(xié)同控制方法的一種優(yōu)選方案，通過傳感器模塊在時間軸上按每秒采集一次的采樣周期采集所述智能透平控制器的控制輸入信號、反饋信號以及目標輸出信號；

9、通過對采集的所述控制輸入信號、所述反饋信號以及所述目標輸出信號進行清洗、缺失值填補、噪聲去除、歸一化處理，將所有數據轉換到統(tǒng)一的范圍，消除量綱差異，經由時間戳對齊方式，將歸一化后的數據形成時間序列數據。

10、作為本發(fā)明所述的用于智能透平控制器的協(xié)同控制方法的一種優(yōu)選方案，所述時間序列數據的表現(xiàn)形式為按時間順序排列的信號值序列，每個采樣點都對應一個時間戳，并在每個時間點上采集相應的信號值。

11、作為本發(fā)明所述的用于智能透平控制器的協(xié)同控制方法的一種優(yōu)選方案，控制輸入信號時間序列為；

12、反饋信號時間序列為；

13、目標輸出信號時間序列為；

14、其中，n為序號。

15、作為本發(fā)明所述的用于智能透平控制器的協(xié)同控制方法的一種優(yōu)選方案，由預處理后的控制輸入信號和反饋信號組成的多維時間序列數據作為輸入，選擇lstm單元層捕獲歷史控制信號中的時序特征，預測未來的輸出和控制信號之間的時滯，輸出時滯預測值；

16、其中，所述時滯預測值包括時滯和時滯誤差。

17、作為本發(fā)明所述的用于智能透平控制器的協(xié)同控制方法的一種優(yōu)選方案，得到所述時滯補償量，包括：

18、通過比較反饋信號的實際輸出值與所述目標輸出信號的目標輸出值，計算控制誤差；

19、結合時滯預測值和所述控制誤差，計算前饋補償量；

20、基于目標輸出與實際輸出之間的誤差調節(jié)得到反饋控制量；

21、將所述前饋補償量和所述反饋控制量相加，得到所述時滯補償量。

22、作為本發(fā)明所述的用于智能透平控制器的協(xié)同控制方法的一種優(yōu)選方案，所述時滯補償量的數學表達公式為：

23、

24、其中，為前饋補償量，為反饋控制量。

25、作為本發(fā)明所述的用于智能透平控制器的協(xié)同控制方法的一種優(yōu)選方案，結合全局最優(yōu)時滯補償策略同步調整各臺所述智能透平控制器的控制信號，包括：

26、每個控制器根據當前誤差和時滯情況計算局部補償量，再根據全局誤差和梯度下降算法同步調整每臺控制器的補償量，直到滿足收斂條件：

27、

28、如果系統(tǒng)誤差在連續(xù)k次迭代中變化小于閾值，則認為系統(tǒng)已經收斂；

29、收斂后停止優(yōu)化調整，并輸出最終的控制信號；

30、即當系統(tǒng)達到收斂狀態(tài)時，輸出最終的全局補償量：

31、

32、每個控制器將全局補償量作為調整量，反饋給系統(tǒng)，調整各自的控制信號，確保系統(tǒng)整體上趨向最優(yōu)狀態(tài)。

33、本發(fā)明的有益效果：

34、1、通過運用時間序列分析算法，實現(xiàn)了對智能透平控制器工作特征的建模和延遲特征的精確捕捉，通過收集和分析控制器的歷史數據，明確系統(tǒng)的動態(tài)響應特性，并預測可能的時滯變化，通過構建時滯預測模型，更精確地預測時滯，避免了因滯后反應導致的控制失效和系統(tǒng)不穩(wěn)定，使得控制系統(tǒng)能夠更加靈活地應對動態(tài)工況，提前采取補償措施，從而提高系統(tǒng)的響應速度和穩(wěn)定性；

35、2、前饋補償量基于預測的時滯提前對控制輸入進行調整，使得系統(tǒng)的響應更加及時，減少因滯后帶來的不穩(wěn)定因素；反饋控制量通過實時計算誤差并進行調節(jié)，有效彌補了因控制信號與實際輸出之間差異帶來的影響，確保系統(tǒng)輸出始終接近期望值；通過前饋與反饋的結合，不僅提高了控制系統(tǒng)的精度，也使得系統(tǒng)能夠在時滯發(fā)生時仍能維持穩(wěn)定運行，能夠更加精準地應對控制信號滯后及外部擾動，極大地提高了智能透平控制器的性能和效率；

36、3、能夠消除因環(huán)境波動帶來的影響，確?？刂葡到y(tǒng)始終保持最佳的響應特性，并避免系統(tǒng)因滯后調整不及時而造成的不穩(wěn)定或性能下降；

37、4、在多機協(xié)同工作下，系統(tǒng)能夠通過協(xié)同控制消除各臺控制器之間因時滯差異造成的性能不一致，通過全局優(yōu)化調整，各控制器能夠在全局誤差最小的條件下工作，從而提高系統(tǒng)的整體協(xié)調性和穩(wěn)定性，通過全局協(xié)同優(yōu)化，充分利用各臺控制器的優(yōu)勢，避免了系統(tǒng)中的局部最優(yōu)解，從而提高了整體控制的工作效率和穩(wěn)定性。

技術特征：

1.一種用于智能透平控制器的協(xié)同控制方法，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的用于智能透平控制器的協(xié)同控制方法，其特征在于，通過傳感器模塊在時間軸上按每秒采集一次的采樣周期采集所述智能透平控制器的控制輸入信號、反饋信號以及目標輸出信號；

3.根據權利要求2所述的用于智能透平控制器的協(xié)同控制方法，其特征在于，所述時間序列數據的表現(xiàn)形式為按時間順序排列的信號值序列，每個采樣點都對應一個時間戳，并在每個時間點上采集相應的信號值。

4.根據權利要求3所述的用于智能透平控制器的協(xié)同控制方法，其特征在于，控制輸入信號時間序列為；

5.根據權利要求4所述的用于智能透平控制器的協(xié)同控制方法，其特征在于，由預處理后的控制輸入信號和反饋信號組成的多維時間序列數據作為輸入，選擇lstm單元層捕獲歷史控制信號中的時序特征，預測未來的輸出和控制信號之間的時滯，輸出時滯預測值；

6.根據權利要求1所述的用于智能透平控制器的協(xié)同控制方法，其特征在于，得到所述時滯補償量，包括：

7.根據權利要求1所述的用于智能透平控制器的協(xié)同控制方法，其特征在于，所述時滯補償量的數學表達公式為：

8.根據權利要求1所述的用于智能透平控制器的協(xié)同控制方法，其特征在于，結合全局最優(yōu)時滯補償策略同步調整各臺所述智能透平控制器的控制信號，包括：

技術總結
本發(fā)明涉及智能透平控制的技術領域，公開了一種用于智能透平控制器的協(xié)同控制方法，通過引入時間序列分析算法，分析控制系統(tǒng)的歷史數據，從而構建時滯預測模型，實時預測系統(tǒng)的時滯特性，進而計算前饋補償量與反饋控制量；通過動態(tài)調整時滯補償量，并結合多機協(xié)同控制策略，有效減少了時滯差異對系統(tǒng)性能的影響，優(yōu)化了多臺智能透平控制器之間的協(xié)同工作；本發(fā)明方法不僅能夠實時響應系統(tǒng)的變化，還能確保各臺控制器在全局最優(yōu)策略下協(xié)同工作，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精度，適用于高動態(tài)響應要求的復雜工況環(huán)境。

技術研發(fā)人員：趙勁松,萬有明,劉文博,趙國海,王曉虎
受保護的技術使用者：南京和邦能源科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/26