【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及lng储罐压力控制的，尤其涉及一种lng储罐压力环境自适应控制方法及系统。
技术介绍
1、液化天然气(liquefied natural gas，简称lng)是一种重要的清洁能源，广泛应用于燃料、发电和工业生产中。lng储罐作为lng的存储设施，在lng供应链中起到关键作用。lng储罐的安全运行对于保障能源供应和环境保护至关重要。lng储罐在运行过程中面临着压力变化的挑战。压力的变化会直接影响储罐的安全性和可靠性。传统的lng储罐控制方法通常采用pid控制器，但这种方法无法适应不同的压力环境。针对该问题，本专利提出一种lng储罐压力环境自适应控制方法及系统，通过自适应控制方法，可以更好地监测和控制储罐的压力，最大限度地利用lng资源，减少安全风险。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供一种lng储罐压力环境自适应控制方法及系统，目的在于：1)提出一种lng储罐的动态数学模型，所述模型为状态空间模型包括时间演化和状态转移两部分，通过对储罐内部的流体动力学和热力学特性进行建模，获得储罐压力与运行参数之间的关系；2)提出一种lng储罐压力环境自适应控制算法，所述控制算法为模型参考自适应控制算法，根据储罐模型的误差信号进行在线调整，以适应不同的压力环境。
2、为实现上述目的，本专利技术提供的一种lng储罐压力环境自适应控制方法，包括以下步骤：
3、s1：使用压力传感器实时采集lng储罐内部的压力数据，对采集到的数据进行滤波处理得到滤波后的压力数据
4、s2：构建lng储罐的动态数学模型，所述模型为状态空间模型包括时间演化和状态转移两部分，通过对储罐内部的流体动力学和热力学特性进行建模，获得储罐压力与运行参数之间的关系；
5、s3：构造lng储罐压力环境自适应控制算法，所述控制算法为模型参考自适应控制算法，根据储罐模型的误差信号进行在线调整，以适应不同的压力环境；
6、s4：在lng储罐运行过程中，实时监测储罐压力，并将实际压力数据与期望值进行比较，根据误差信号调整控制信号，使得储罐的压力保持在安全范围内。
7、作为本专利技术的进一步改进算法：
8、进一步地，所述s1步骤中对采集到的数据进行滤波处理得到滤波后的压力数据，包括：
9、s11：初始化卡尔曼滤波器状态向量x(0)和协方差矩阵p(0)；
10、s12：计算预测的状态向量和协方差矩阵，计算公式为：
11、
12、p(n|n-1)＝a·p(n-1)at+q
13、其中：
14、x(n-1)表示n-1时刻的状态向量；
15、a表示状态转移矩阵；
16、b表示控制输入矩阵；
17、u(n-1)表示n-1时刻的控制向量；
18、q表示过程噪声协方差矩阵
19、p(n-1)表示n-1时刻的协方差矩阵；
20、表示根据n-1时刻的状态向量对n时刻状态向量的估计值；
21、p(n|n-1)表示根据n-1时刻的协方差矩阵对n时刻协方差矩阵的估计值；
22、s13：根据预测的状态向量和协方差矩阵计算卡尔曼增益、更新后的状态向量和协方差矩阵，计算公式如下：
23、k(n)＝p(n|n-1)·ht·(h·p(n|n-1)·ht+r)-1
24、
25、p(n)＝(i-k(n)·h)·p(n|n-1)
26、其中：
27、h表示观测矩阵；
28、r表示观测噪声协方差矩阵；
29、z(n)表示实际测量的压力值；
30、p(n-1)表示n-1时刻的协方差矩阵；
31、p(n|n-1)表示根据n-1时刻的协方差矩阵对n时刻协方差矩阵的估计值；
32、表示根据n-1时刻的状态向量对n时刻状态向量的估计值；
33、k(n)表示卡尔曼增益，用于权衡预测值和观测值的重要性；
34、s14：重复步骤s12和步骤s13，直到处理完所有的压力数据得到滤波后的压力数据。
35、进一步地，所述s2步骤中构建lng储罐的动态数学模型中时间演化部分，包括：
36、s21：构建基于状态空间的储罐模型，所述储罐压力的状态变量为x，液位的状态变量为h，进入储罐的流量为u，观测到的储罐压力为y；
37、s22：使用差分方程描述储罐模型状态的时间演化：
38、
39、
40、其中：ca是储罐的容积，a是储罐的横截面积，a是出口阀门的流量系数，qin是进入储罐的流量，qout是从储罐流出的流量。
41、所述s2步骤中构建lng储罐的动态数学模型中的状态转移部分，包括：
42、设置过程噪声协方差矩阵和观测噪声协方差矩阵，分别用于描述系统内部的不确定性和观测误差进行状态转移，其中状态转移阶段计算公式为：
43、
44、其中，是在时刻n对时刻n-1的转移状态估计，p(n|n-1)是在时刻n对时刻n-1的协方差矩阵估计预测，a是状态转移矩阵，b是输入矩阵，u是控制向量。
45、进一步地，所述s3步骤中构造lng储罐压力环境自适应控制算法，包括：
46、s31：建立描述lng储罐压力动态演化的微分方程模型，该模型可以表示为：
47、
48、其中，x表示储罐压力，u表示出口阀门开度，w表示环境干扰项；
49、s32：构造自适应控制策略函数，所述函数用于根据当前状态x和参数向量θ计算出口阀门开度u，计算公式为：
50、u＝g(x，θ)
51、其中，g(·)是控制器的输出函数；
52、s33：初始化控制器的参数向量θ和自适应增益矩阵「的初始值；
53、s34：实时测量储罐压力x，计算误差信号e＝x-r，其中r是期望的储罐压力，根据当前误差信号e和参数向量θ计算出口阀门开度增量u′，计算公式为：
54、u′＝g(e，θ)
55、s35：通过策略梯度方法来优化调整控制策略函数参数以适应环境变化。
56、所述s35步骤中通过策略梯度方法来优化调整控制策略函数参数以适应环境变化测，包括：
57、a1：初始化策略参数w；
58、a2：使用当前的参数值计算损失函数l(w)，所述损失函数度量模型预测与实际观测值之间的差异，采用均方误差进行计算；
59、a3：计算损失函数对参数的梯度，即损失函数关于参数的导数
60、a4：使用梯度乘以一个学习率来更新参数值，其中学习率决定了每次迭代中参数更新的大小，参数更新的公式为：其中α表示学习率；
61、a5：重复执行步骤a2-a4，直到达到停止条件，所述停止条件包括达到最大迭代次数、损失函数变化小于阈值等本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种LNG储罐压力环境自适应控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的一种LNG储罐压力环境自适应控制方法及系统，其特征在于，所述S1步骤中对采集到的数据进行滤波处理得到滤波后的压力数据，包括：
3.如权利要求1所述的一种LNG储罐压力环境自适应控制方法，其特征在于，所述S2步骤中构建LNG储罐的动态数学模型中时间演化部分，包括：
4.如权利要求1所述的一种LNG储罐压力环境自适应控制方法，其特征在于，所述S2步骤中构建LNG储罐的动态数学模型中的状态转移部分，包括：
5.如权利要求1所述的一种LNG储罐压力环境自适应控制方法，其特征在于，所述S3步骤中构造LNG储罐压力环境自适应控制算法，包括：
6.如权利要求5所述的一种LNG储罐压力环境自适应控制方法，其特征在于，所述S35步骤中通过策略梯度方法来优化调整控制策略函数参数以适应环境变化测，包括：
7.如权利要求6所述的一种LNG储罐压力环境自适应控制方法，其特征在于，所述A3步骤中计算损失函数对参数的梯度，包括：
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