基于误差迭代的时空分组流量软测量方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于误差迭代的时空分组流量软测量方法及系统，包括：网格划分步骤、初始边界条件确定步骤、输入矩阵构建步骤、关系式建立步骤、其他网格单元确认步骤、迭代步骤、流量预估步骤。本发明专利技术的流量软测量方法不受气体中所带飞灰及腐蚀性气体的影响，具有很高的可靠性，降低了测量成本。

Soft sensing method and system of spatiotemporal grouped flow based on error iteration

【技术实现步骤摘要】
基于误差迭代的时空分组流量软测量方法及系统
本专利技术涉及测量
，具体地，涉及一种基于误差迭代的时空分组流量软测量方法及系统。
技术介绍
流量信号是轧钢加热炉热工过程参数中非常重要的一个信号，它的准确测量对加热炉的安全、经济运行至关重要。目前，煤气流量的测量面临着诸多困难。首先，煤气气体中携带有大量的飞灰颗粒，高速流动时会对常规测量装置造成严重的磨损，同时飞灰也会沉积在测量装置的取压管路中造成堵塞，测量装置使用寿命难以保证；其次，气体中还包含有SO2、NOX等气体，温度降低到一定程度后这些气体会与管路中的水蒸汽发生化学反应生成腐蚀性液体，腐蚀测量装置并黏结烟尘，导致测量装置准确度降低或损坏。所以，建立准确的流量测量模型是精确测量流量信号的基础。通常的建模方法是在经验或半经验理论基础上建立管道的流速分布模型，如根据普郎特混合长度理论得出的对数分布模型，根据卡门相似假设得出的对数–线性模型，以及尼古拉兹(Nikuradse)通过实验得出的指数分布模型，这些模型在工程实践中有着广泛地应用。但是，由于流量参数存在的非线性、随机性、不确定性和易受干扰等特点，管道条件也各不相同且长期使用易发生变化，因此这些建立在实验和假设基础上的测量模型很难确切反映流体参数的变化，且适用的范围有限，对管道条件要求高。因此，有必要探索一种新的煤气流量测量方法，以提高煤气流量测量的可靠性和准确度，并降低测量成本。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于误差迭代的时空分组流量软测量方法及系统。根据本专利技术提供的一种基于误差迭代的时空分组流量软测量方法，包括：网格划分步骤：对加热炉内部进行网格划分，得到多个网格单元；初始边界条件确定步骤：逐个判断所述网格单元的流量计量是否准确，得到流量计量准确的所述网格单元，并作为初始的网格单元；输入矩阵构建步骤：收集初始的网格单元的误差项、影响流量计量的多个影响因素在预定时刻的实时历史检测值，组成输入矩阵，并对所述输入矩阵进行均一化处理；关系式建立步骤：根据均一化处理后的输入矩阵建立流量状态转移关系式，根据流量状态转移关系式求得状态转移矩阵；其他网格单元确认步骤：将与初始的网格单元在同一列的同列网格单元的输入矩阵与流量计量历史值代入所述状态转移矩阵，计算得到同列网格单元的误差项的历史预估值，同理，考虑与同列网格单元相邻的其他网格单元，依据反向迭代的过程，更新其他网格单元的误差项的历史预估值；迭代步骤：通过反复执行所述输入矩阵构建步骤、关系式建立步骤和所述其他网格单元确认步骤，将误差项不断迭代更新；流量预估步骤：根据迭代后的误差项计算得到对应网格单元的流量预估值。优选地，所述网格划分步骤包括：在加热炉的长度方向上，根据不同燃烧控制段纵向划分为i列，i为燃烧控制段的数量，在加热炉的宽度方向上，将加热炉横向均等划分为2行，得到共2*i个所述网格单元。优选地，影响流量计量的多个影响因素包括：总管道压力PM、支管管道压力PB、烧嘴温度TB、炉膛压力PF、阀门开度KV、炉膛温度TF和排烟管道阀门开度KG。优选地，当时间间隔足够小时：在某一网格单元，相邻时间间隔的误差项对于影响因子相同；在某一时刻，相邻网格之间的误差项对于影响因子相同；在某一时刻，相邻网格之间的影响因子相同。优选地，所述其他网格单元确认步骤中，通过最小二乘法计算得到同列网格单元的误差项的历史预估值。根据本专利技术提供的一种基于误差迭代的时空分组流量软测量系统，包括：网格划分模块：对加热炉内部进行网格划分，得到多个网格单元；初始边界条件确定模块：逐个判断所述网格单元的流量计量是否准确，得到流量计量准确的所述网格单元，并作为初始的网格单元；输入矩阵构建模块：收集初始的网格单元的误差项、影响流量计量的多个影响因素在预定时刻的实时历史检测值，组成输入矩阵，并对所述输入矩阵进行均一化处理；关系式建立模块：根据均一化处理后的输入矩阵建立流量状态转移关系式，根据流量状态转移关系式求得状态转移矩阵；其他网格单元确认模块：将与初始的网格单元在同一列的同列网格单元的输入矩阵与流量计量历史值代入所述状态转移矩阵，计算得到同列网格单元的误差项的历史预估值，同理，考虑与同列网格单元相邻的其他网格单元，依据反向迭代的过程，更新其他网格单元的误差项的历史预估值；迭代模块：通过反复执行输入矩阵构建、关系式建立和所述其他网格单元确认，将误差项不断迭代更新；流量预估模块：根据迭代后的误差项计算得到对应网格单元的流量预估值。优选地，所述网格划分模块包括：在加热炉的长度方向上，根据不同燃烧控制段纵向划分为i列，i为燃烧控制段的数量，在加热炉的宽度方向上，将加热炉横向均等划分为2行，得到共2*i个所述网格单元。优选地，影响流量计量的多个影响因素包括：总管道压力PM、支管管道压力PB、烧嘴温度TB、炉膛压力PF、阀门开度KV、炉膛温度TF和排烟管道阀门开度KG。优选地，当时间间隔足够小时：在某一网格单元，相邻时间间隔的误差项对于影响因子相同；在某一时刻，相邻网格之间的误差项对于影响因子相同；在某一时刻，相邻网格之间的影响因子相同。优选地，所述其他网格单元确认模块中，通过最小二乘法计算得到同列网格单元的误差项的历史预估值。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术的流量软测量方法不受气体中所带飞灰及腐蚀性气体的影响，具有很高的可靠性，降低了测量成本。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术对加热炉的划分示意图；图2为本专利技术的流程图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。本专利技术提供的一种基于误差迭代的时空分组流量软测量方法，包括：网格划分步骤：对加热炉内部进行网格划分，得到多个网格单元。初始边界条件确定步骤：逐个判断所述网格单元的流量计量是否准确，得到流量计量准确的所述网格单元，并作为初始的网格单元。输入矩阵构建步骤：收集初始的网格单元的误差项、影响流量计量的多个影响因素在预定时刻的实时历史检测值，组成输入矩阵，并对所述输入矩阵进行均一化处理；关系式建立步骤：根据均一化处理后的输入矩阵建立流量状态转移关系式，根据流量状态转移关系式求得状态转移矩阵。其他网格单元确认步骤：将与初始的网格单元在同一列的同列网格单元的输入矩阵与流量计量历史值代入所述状态转移矩阵，计算得到同列网格单元的误差项的历史预估值，同理，考虑与同列网格单元相邻的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于误差迭代的时空分组流量软测量方法，其特征在于，包括：/n网格划分步骤：对加热炉内部进行网格划分，得到多个网格单元；/n初始边界条件确定步骤：逐个判断所述网格单元的流量计量是否准确，得到流量计量准确的所述网格单元，并作为初始的网格单元；/n输入矩阵构建步骤：收集初始的网格单元的误差项、影响流量计量的多个影响因素在预定时刻的实时历史检测值，组成输入矩阵，并对所述输入矩阵进行均一化处理；/n关系式建立步骤：根据均一化处理后的输入矩阵建立流量状态转移关系式，根据流量状态转移关系式求得状态转移矩阵；/n其他网格单元确认步骤：将与初始的网格单元在同一列的同列网格单元的输入矩阵与流量计量历史值代入所述状态转移矩阵，计算得到同列网格单元的误差项的历史预估值，同理，考虑与同列网格单元相邻的其他网格单元，依据反向迭代的过程，更新其他网格单元的误差项的历史预估值；/n迭代步骤：通过反复执行所述输入矩阵构建步骤、关系式建立步骤和所述其他网格单元确认步骤，将误差项不断迭代更新；/n流量预估步骤：根据迭代后的误差项计算得到对应网格单元的流量预估值。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于误差迭代的时空分组流量软测量方法，其特征在于，包括：
网格划分步骤：对加热炉内部进行网格划分，得到多个网格单元；
初始边界条件确定步骤：逐个判断所述网格单元的流量计量是否准确，得到流量计量准确的所述网格单元，并作为初始的网格单元；
输入矩阵构建步骤：收集初始的网格单元的误差项、影响流量计量的多个影响因素在预定时刻的实时历史检测值，组成输入矩阵，并对所述输入矩阵进行均一化处理；
关系式建立步骤：根据均一化处理后的输入矩阵建立流量状态转移关系式，根据流量状态转移关系式求得状态转移矩阵；
其他网格单元确认步骤：将与初始的网格单元在同一列的同列网格单元的输入矩阵与流量计量历史值代入所述状态转移矩阵，计算得到同列网格单元的误差项的历史预估值，同理，考虑与同列网格单元相邻的其他网格单元，依据反向迭代的过程，更新其他网格单元的误差项的历史预估值；
迭代步骤：通过反复执行所述输入矩阵构建步骤、关系式建立步骤和所述其他网格单元确认步骤，将误差项不断迭代更新；
流量预估步骤：根据迭代后的误差项计算得到对应网格单元的流量预估值。


2.根据权利要求1所述的基于误差迭代的时空分组流量软测量方法，其特征在于，所述网格划分步骤包括：
在加热炉的长度方向上，根据不同燃烧控制段纵向划分为i列，i为燃烧控制段的数量，在加热炉的宽度方向上，将加热炉横向均等划分为2行，得到共2*i个所述网格单元。


3.根据权利要求1所述的基于误差迭代的时空分组流量软测量方法，其特征在于，影响流量计量的多个影响因素包括：总管道压力PM、支管管道压力PB、烧嘴温度TB、炉膛压力PF、阀门开度KV、炉膛温度TF和排烟管道阀门开度KG。


4.根据权利要求1所述的基于误差迭代的时空分组流量软测量方法，其特征在于，当时间间隔足够小时：
在某一网格单元，相邻时间间隔的误差项对于影响因子相同；
在某一时刻，相邻网格之间的误差项对于影响因子相同；
在某一时刻，相邻网格之间的影响因子相同。


5.根据权利要求1所述的基于误差迭代的时空分组流量软测量方法，其特征在于，所述其他网格单元确认步骤中，通过最小二乘法计算得到同列网格单元的误差项的历史预估值。

【专利技术属性】
技术研发人员：王宪玉，
申请(专利权)人：王宪玉，李前军，
类型：发明
国别省市：上海;31