【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于控制器运行评估方法，具体涉及一种多结构炼化控制器运行评估方法。
技术介绍
1、近年来，随着炼化行业对先进控制技术的研究与支持力度加大，先进控制系统(advanced process control，apc)建设在质量和数量方面均有较大增长。但是先进控制技术对工艺、设备、控制算法等多方面都有较高的综合知识要求，具有实施与运维技术门槛较高的行业特点。由于较高的技术门槛，造成各级技术人员不能及时准确地掌握先进控制系统运行性能；装置工艺或生产条件变动后，难以有效调整控制器模型与参数；人员调离岗位，知识缺乏继承，各先进控制系统的使用寿命和运行效能均受到较大制约。因此，炼化装置先进控制系统迫切需要一套有效的评估体系，以提高先进控制系统的运行性能，延长使用寿命。
2、目前已公开的专利，炼化装置先进控制
中，尚未查询到控制器运行评估方面的技术。在所检索到的先进控制系统相关专利中，均是针对先进控制系统的应用。不论是使用了某种具体方法建立的控制器，还是多种不同结构的控制器，对其运行性能的评估都是没有的。各先进控制系统的使用寿命和运行效能均受到较大制约。另外，先进控制行业软件商众多，模型结构与算法技术不尽相同，辨识难度大，国内目前无统一的评估方法与手段。以专利《最大化由石油给料的丙烯生产的苛刻流化床催化裂化工艺的先进控制》为例(cn101611118b)，该专利技术是一种优化丙烯生产，通过应用适当的优化，使例如丙烯的轻馏分烯烃生产最大化，并为fcc设备中潜在的性能退化和设备故障提供早期预警。它能够提供对具体对象的优化控
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种多结构炼化控制器运行评估方法，解决了现有技术缺乏炼化装置控制器运行性能评估方法的问题。
2、本专利技术所采用的技术方案是：多结构炼化控制器运行评估方法，包括以下步骤：
3、步骤1、形成标准模型文件；
4、步骤2、建立运行评估系统并导入标准模型文件，获取实时运行数据，按照固定周期进行变量评估和失配度评估；
5、步骤3、综合变量评估和失配度评估中的单项指标，经权重计算后进行综合评分。
6、本专利技术的特点还在于，
7、步骤1中根据是否存在原始控制器模型将形成标准模型文件的方法分为：若存在原始控制器模型，则获取原始控制器模型，进行模型结构识别，对照不同结构依据体系定义的标准进行模型结构转换，形成标准模型文件；若不存在原始控制器模型，根据变量组态信息与历史运行数据，依次通过阶跃辨识和模型拟合，形成标准模型文件。
8、步骤2中导入标准模型文件后的运行评估系统包括采用harris指标进行的变量评估，以及采用t2和q统计量对控制器模型进行的失配度评估。
9、harris指标表示为：
10、
11、式(1)中，为最小方差控制器作用下系统输出误差的方差，为实际控制器作用下系统输出误差的方差，fi为控制器模型的脉冲响应函数，i＝0,1,2,…,；ηharris的取值为0到1，当实际系统的输出方差越接近最小方差控制作用下系统的输出方差时，ηharris越接近1，表示回路的性能越好。
12、变量评估的具体步骤包括：
13、步骤2.1.1、根据实时运行数据测算得到过程时滞d以及含过程时滞d的过程传递函数
14、步骤2.1.2、通过扰动零均值的白噪声序列at得到输出yt来建立时间序列模型，结合标准模型传递函数g和过程传递函数得到估计的干扰传递函数n；
15、步骤2.1.3、利用实际数据，根据步骤2.1.1得到的过程传递函数及步骤2.1.2得到的干扰传递函数n，估计过程输出的最小方差
16、步骤2.1.4、利用实际数据，根据步骤2.1.1得到的过程传递函数及步骤2.1.2得到的干扰传递函数n，计算标准模型传递函数g作用下的实际输出方差
17、步骤2.1.5、通过式(1)将步骤2.1.3得到的与步骤2.1.4得到的相比较，得到harris指标。
18、t2统计量表示为：
19、
20、式(2)中，pt为特征矩阵的转置矩阵，x为系统输入，λ1,＝diag(λ1,…,λk)表示了前k个特征值所组成的对角矩阵；t2统计量是主元向量的马氏距离平方，分析的是标准化原始数据x在主元空间中投影的分布情况；t2统计量服从f分布，f分布是一种两自由度统计分布，t2统计量的检验阈值为：
21、
22、式(3)中，fk,n-k；α为自由度为k和n-k、置信度为α的f分布，m为系统输入矩阵维度；
23、q统计量表示为：
24、q＝‖e‖2 (4)
25、当系统的传感器测量数据处于正常范围内，其残差向量e的欧氏距离在一个固定范围内；如果发生了传感器故障导致了测量数据的变化，则残差向量e能反映该故障，并导致其q统计量大于上述固定范围；该固定范围定义为q统计量的阈值qa，该阈值qa根据后n-k个特征值计算得到；阈值qa表示为：
26、
27、式(5)中，k为主元分析模型的主成分个数，λi为协方差阵r的第i个特征值，cα为置信度为α的标准正态分布置信限，当α＝0.05时，cα＝1.645。
28、对控制器失配度进行评估的具体步骤包括：
29、步骤2.2.1、数据准备：在线采集历史输入输出变量数据；
30、步骤2.2.2、根据公式(2)计算t2统计量；
31、步骤2.2.3、残差序列计算：根据主元分析模型、输入变量数据、输出变量数据，计算残差序列e；根据残差序列e，通过式(4)计算q统计量；
32、步骤2.2.4、系统后台采集数据，每天计算得出q和t2统计量，形成分析控制器失配q和t2统计量指标序列；
33、步骤2.2.5、针对指标序列进行滤波处理；
34、步骤2.2.6、对控制器进行维护，然后根据历史运行数据的统计量调整控制器失配检测标准。
35、本专利技术的有益效果是：本专利技术的多结构炼化控制器运行评估方法，通过对控制器的模型结构研究以及控制器的实时运行状态评价，能够及时研判控制器模型失配情况、先进控制系统性能，及时提出运行策略，保证先进控制系统高效良好的运行，实现对装置的最优化控制。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.多结构炼化控制器运行评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的多结构炼化控制器运行评估方法，其特征在于，所述步骤1中根据是否存在原始控制器模型将形成标准模型文件的方法分为：若存在原始控制器模型，则获取原始控制器模型，进行模型结构识别，对照不同结构依据体系定义的标准进行模型结构转换，形成标准模型文件；若不存在原始控制器模型，根据变量组态信息与历史运行数据，依次通过阶跃辨识和模型拟合，形成标准模型文件。
3.如权利要求1所述的多结构炼化控制器运行评估方法，其特征在于，所述步骤2中导入标准模型文件后的运行评估系统包括采用Harris指标进行的变量评估，以及采用T2和Q统计量对控制器模型进行的失配度评估。
4.如权利要求3所述的多结构炼化控制器运行评估方法，其特征在于，所述Harris指标表示为：
5.如权利要求4所述的多结构炼化控制器运行评估方法，其特征在于，所述变量评估的具体步骤包括：
6.如权利要求3所述的多结构炼化控制器运行评估方法，其特征在于，所述T2统计量表示为：
7.如权利要求6所
...【技术特征摘要】
1.多结构炼化控制器运行评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的多结构炼化控制器运行评估方法，其特征在于，所述步骤1中根据是否存在原始控制器模型将形成标准模型文件的方法分为：若存在原始控制器模型，则获取原始控制器模型，进行模型结构识别，对照不同结构依据体系定义的标准进行模型结构转换，形成标准模型文件；若不存在原始控制器模型，根据变量组态信息与历史运行数据，依次通过阶跃辨识和模型拟合，形成标准模型文件。
3.如权利要求1所述的多结构炼化控制器运行评估方法，其特征在于，所述步骤2中导入标准模型文件...
【专利技术属性】
技术研发人员：张敏，陈以俊，李世原，李海涛，张岩，李秀琴，赵霞，李忠生，贾存德，许建玉，丁剑博，朱晓钟，师萍，魏薇，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。