一种基于动态数据协调降低测量参数噪音的方法与流程

技术特征：

1.一种基于动态数据协调降低测量参数噪音的方法，其特征在于该方法按如下步骤进行：

1)从工业过程系统中，选取测量变量x及未测量变量u，测量变量x的测量值记为y；x、y和u是由多个变量组成的一维向量，如下所示：

$x=\left[\begin{array}{c}{x}_1\\ \begin{array}{c}.\\ .\\ .\end{array}\\ x_n\end{array}\right],y=\left[\begin{array}{c}{y}_1\\ \begin{array}{c}.\\ .\\ .\end{array}\\ y_n\end{array}\right],u=\left[\begin{array}{c}{u}_1\\ \begin{array}{c}.\\ .\\ .\end{array}\\ u_p\end{array}\right]$

其中，n为所有测量变量的个数；p为所有未测量变量的个数；

2)根据工业过程系统中各类测量仪表的精度等级，按照公式(1)来评定测量变量测量值的不确定度σ₁，σ₂，…σ_n：

${\mathrm{\σ}}_i=\frac{{\mathrm{k\ξ}}_i}{1.96\sqrt{N_s}}---\left(1\right)$

其中，i代表第i个测量变量，i取1，2，3...n；ξ_i代表置信区间为95％的仪表最大允许误差；N_s代表测量同一变量的仪表个数；k为修正系数；

由测量值的不确定度按照公式(2)来计算得到协方差矩阵Σ；

3)根据工业过程系统中设备的动态模型，建立关于测量变量x及未测量变量u的约束方程组，如下所示：

f(x，u)＝0 (3)

h(x，u)＝0 (4)

g(x，u)≤0 (5)

其中，f代表微分方程组，h代表等式代数方程组，g代表不等式代数方程组；

4)利用测量变量的测量值y、测量值的不确定度σ、约束方程组f、h和g构建动态数据协调问题，求解从起始时刻t₀到当前时刻t_N内目标函数φ的最小值，得到测量变量的协调值x^*和未测量变量u的估计值u^*；

$Min\mathrm{\φ}={\mathrm{\Σ}}_{j=t_0}^{t_N}\[{(y_j-{x_j}^{*})}^T{\mathrm{\Σ}}_j^{-1}(y_j-{x_j}^{*})\]---\left(6\right)$

其中，j代表第j个采样时刻，j取t₀到t_N；x_j^*代表第j个采样时刻的x^*；y_j代表第j个采样时刻的y；Σ_j代表第j个采样时刻的Σ；上标T代表矩阵的转置；上标-1代表矩阵的逆；

代表从t₀到t_N的求和；

5)采用移动窗口法来简化动态数据协调问题的复杂性：根据动态数据协调问题的特点及允许的计算时间、成本及复杂性，选取移动窗口长度；动态数据协调问题的目标函数改为φ′，求解得到测量变量的协调值x^*和未测量变量u的估计值u^*；

${\mathrm{Min\φ}}^{\′}={\mathrm{\Σ}}_{j=t_N-H}^{t_N}\[{(y_j-{x_j}^{*})}^T{\mathrm{\Σ}}_j^{-1}(y_j-{x_j}^{*})\]---\left(7\right)$

其中，H代表窗口长度；

6)计算测量变量的协调值x^*的标准差，作为协调值x^*的不确定度σ^*；根据测量值y的不确定度σ和协调值x^*的不确定度σ^*，评定测量值和协调值的噪音幅度，并进行对比。

2.根据权利要求1所述的一种基于动态数据协调降低测量参数噪音的方法，其特征在于：工业过程系统包括电厂系统或化工系统。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于动态数据协调降低测量参数噪音的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的测量变量包括流量、压力、温度和功率。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种基于动态数据协调降低测量参数噪音的方法，其特征在于：步骤(3)中所述的约束方程包含质量平衡方程、能量平衡方程和特性方程。

5.根据权利要求1所述的一种基于动态数据协调降低测量参数噪音的方法，其特征在于：步骤(5)中所述的窗口长度包括ΔT、2ΔT、3ΔT或4ΔT；其中，ΔT代表采样时间间隔。