技術(shù)特征：

1.一種壓縮空氣工業(yè)系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化控制方法，其特征在于，包括：

通過壓力計(jì)獲取主管壓力值，N條支管壓力值和N條支管流量值，對(duì)所述主管壓力值，N條支管壓力值和N條支管流量值分別進(jìn)行濾波，確定主管濾波壓力值，N條支管濾波壓力值和N條支管濾波流量值；其中，每條支管上設(shè)置一個(gè)支管壓力計(jì)和一個(gè)流量計(jì)；

對(duì)多組所述主管濾波壓力值和多組所述N條支管濾波壓力值進(jìn)行歸一化處理，確定主管歸一化壓力值和N條支管歸一化壓力值；

將所述主管歸一化壓力值按照采集時(shí)間分為兩段，通過公式(1)確定第一時(shí)間段主管平均壓力值和第二時(shí)間段主管平均壓力值；將所述N條支管歸一化壓力值按照采集時(shí)間分為兩段，通過公式(2)確定第一時(shí)間段N條支管平均壓力值和第二時(shí)間段N條支管平均壓力值；

根據(jù)所述第一時(shí)間段主管平均壓力值，所述第二時(shí)間段主管平均壓力值，所述第一時(shí)間段N條支管平均壓力值，所述第二時(shí)間段N條支管平均壓力值，通過公式(3)確定壓縮空氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性；

當(dāng)所述壓縮空氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性為1時(shí)，根據(jù)第一類支管管道壓力平衡狀態(tài)關(guān)系式和最小二乘法確定N條支管的特性系數(shù)；

根據(jù)所述N條支管的特性系數(shù)和N條支管壓力目標(biāo)下限值，通過公式(4)確定氣源總管壓力優(yōu)化設(shè)定值；

將所述氣源總管壓力優(yōu)化設(shè)定值和主管壓力值進(jìn)行比較，確定總管壓力偏差量，根據(jù)所述總管壓力偏差量和切換控制條件之間的大小關(guān)系，確定通過調(diào)節(jié)空壓機(jī)壓力值控制所述主管壓力值；或者確定通過調(diào)節(jié)智能調(diào)節(jié)閥的開度控制所述主管壓力值；

公式(1)如下所示：

$E_{{\mathrm{Pm}}^{*}}\left(1\right)=\frac{2}{n}\underset{i=1}{\overset{n/2}{\Σ}}{\mathrm{Pm}}^{*}\left(i\right);E_{{\mathrm{Pm}}^{*}}\left(2\right)=\frac{2}{n}\underset{i=n/2}{\overset{n}{\Σ}}{\mathrm{Pm}}^{*}\left(i\right)$

公式(2)如下所示：

$E_{P_l^{*}}\left(1\right)=\frac{2}{n}\underset{i=1}{\overset{n/2}{\Σ}}{P}_l^{*}\left(i\right);E_{P_l^{*}}\left(2\right)=\frac{2}{n}\underset{i=n/2}{\overset{n}{\Σ}}{P}_l^{*}\left(i\right),(l=1,2,...,N)$

公式(3)如下所示：

公式(4)如下所示：

P_best＝max(Ps(l),(l＝1,2,…,n))

其中，為第一時(shí)間段主管平均壓力值，為主管歸一化壓力值，為第二時(shí)間段主管平均壓力值，為第一時(shí)間段N條支管平均壓力值，為第二時(shí)間段N條支管平均壓力值，Pl*(i)為支管歸一化壓力值，S為壓縮空氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性，k為穩(wěn)定閾值，取值范圍0.02～0.05，P_best為氣源總管壓力優(yōu)化設(shè)定值；Ps(l)為系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)對(duì)應(yīng)的最小總管壓力值，N為所述第一支管對(duì)應(yīng)的數(shù)量值，n表示采集次數(shù)。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述當(dāng)所述主管的穩(wěn)定性為1時(shí)，根據(jù)管道壓力平衡狀態(tài)關(guān)系式和最小二乘法確定N條支管的特性系數(shù)，包括：

當(dāng)所述壓縮空氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性為1時(shí)，所述第一類支管管道壓力平衡狀態(tài)關(guān)系式通過公式(5)確定為第二類支管管道壓力平衡狀態(tài)關(guān)系式，對(duì)所述第二類支管壓力平衡狀態(tài)關(guān)系式采用最小二乘法，通過公式(6)確定所述N條支管的特性系數(shù)；

所述第一管道壓力平衡狀態(tài)關(guān)系式為：

所述公式(5)為：

$x_l\left(i\right)=\sqrt{Pm\left(i\right)-P_l\left(i\right)},(l=1,2,...N,i=1,2,...,n)$

所述公式(6)為：

其中，Pm為主管濾波壓力值，P_l為N條支管濾波壓力值，Pm(i)為第i次采集到的主管壓力值，P_l(i)為第i次采集到的N條支管壓力值，Q_l為N條支管流量值，為N條支管的特性系數(shù)，x_l(i)為中間變量。

3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述N條支管的特性系數(shù)和N條支管壓力目標(biāo)下限值，通過公式(4)確定氣源總管壓力優(yōu)化設(shè)定值之前，還包括：

當(dāng)所述壓縮空氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性為1時(shí)，根據(jù)所述N條支管濾波流量值，通過公式(7)確定N條支管流量穩(wěn)定值；

根據(jù)所述N條支管流量穩(wěn)定值，根據(jù)所述N條支管的特性系數(shù)，N條支管壓力目標(biāo)下限值，通過公式(8)確定所述N條支管流量穩(wěn)定值時(shí)所需的最小總管壓力值；

所述公式(7)如下所示：

$\stackrel{\‾}{\stackrel{\‾}{Q_l}}=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{Q}_l\left(i\right),(l=1,2,...,N)$

所述公式(8)如下所示：

$min\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}Ps\left(l\right)$

其中，為N條支管流量穩(wěn)定值，Q_l為第i次采集到的N條支管流量值，P_down(l)為支管壓力目標(biāo)下限值，Pm_down為氣源總管壓力下限值。

4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述總管壓力偏差量和切換控制條件之間的大小關(guān)系，確定通過調(diào)節(jié)空壓機(jī)壓力值控制所述主管壓力值，包括：

當(dāng)所述總管壓力偏差量的絕對(duì)值大于所述切換控制條件時(shí)，確定通過調(diào)節(jié)空壓機(jī)壓力值控制所述主管壓力值；

所述根據(jù)所述總管壓力偏差量和切換控制條件之間的大小關(guān)系，確定通過調(diào)節(jié)智能調(diào)節(jié)閥的開度控制所述主管壓力值，包括：

當(dāng)所述總管壓力偏差量的絕對(duì)值小于所述切換控制條件時(shí)，確定通過調(diào)節(jié)智能調(diào)節(jié)閥的開度控制所述主管壓力值。

5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述確定通過調(diào)節(jié)空壓機(jī)壓力值控制所述主管壓力值，包括：

當(dāng)所述偏差量大于零時(shí)，確立將所述空壓機(jī)壓力值調(diào)整為Pset_next＝Pset+θ(θ＞0)；或者

當(dāng)所述偏差量小于零時(shí)，確立將所述空壓機(jī)壓力值調(diào)整為Pset_next＝Pset-θ(θ＞0)；其中，θ為每次壓力調(diào)節(jié)的最小壓力變化量，取值范圍介于0.01到0.1Mpa；且所述空壓機(jī)壓力值調(diào)整范圍符合

其中，Pset_next為空壓機(jī)壓力值調(diào)節(jié)值，Pset為當(dāng)前時(shí)刻空壓機(jī)壓力設(shè)定值，Pset_max為空壓機(jī)設(shè)定壓力上限值，Pset_min為空壓機(jī)設(shè)定壓力下限值。

6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述確定通過調(diào)節(jié)智能調(diào)節(jié)閥的開度控制所述主管壓力值，包括：

根據(jù)開度設(shè)定值增量和所述氣源總管壓力優(yōu)化設(shè)定值對(duì)應(yīng)的所述智能調(diào)節(jié)閥開度值，通過公式(9)確定所述智能調(diào)節(jié)閥的開度調(diào)節(jié)值；

所述公式(9)如下所示：

L_next＝L+ΔL；

其中，L_next為所述智能調(diào)節(jié)閥的開度調(diào)節(jié)值，ΔL為所述智能調(diào)節(jié)閥的開度設(shè)定值增量，ΔP為總管壓力偏差量，L為所述智能調(diào)節(jié)閥當(dāng)前開度值，a為控制死區(qū)，k₁為控制器增益系數(shù)。

7.一種壓縮空氣工業(yè)系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化控制裝置，其特征在于，包括：空壓機(jī)(101)，主管直通管道(103)，智能調(diào)節(jié)閥(106)，主管壓力計(jì)(108)，和控制模塊(113)；

所述空壓機(jī)(101)和所述主管直通管道(103)連接，所述主管直通管道(103)上設(shè)置所述智能調(diào)節(jié)閥(106)，所述主管直通管道(103)與所述主管壓力計(jì)(108)和至少一條支管連接；

第一支管(114)上依次設(shè)置第一支管流量計(jì)(115)和第一支管壓力計(jì)(116)；

所述控制模塊(113)包括壓力優(yōu)化給定單元和過程實(shí)時(shí)控制單元；

所述壓力優(yōu)化給定單元包括參數(shù)設(shè)置模塊(201)，過程數(shù)據(jù)采集模塊(202)，平穩(wěn)性分析模塊(203)，支路管道特性計(jì)算模塊(204)和優(yōu)化設(shè)定模塊(205)；所述過程實(shí)時(shí)控制單元包括切換控制模塊(301)，空壓機(jī)壓力調(diào)節(jié)模塊(302)和智能調(diào)節(jié)閥開度設(shè)定模塊(303)；

所述參數(shù)設(shè)置模塊(201)用于設(shè)置節(jié)能優(yōu)化初始參數(shù)；所述過程數(shù)據(jù)采集模塊(202)與所述第一支管流量計(jì)(115)，所述第一支管壓力計(jì)(116)和所述主管壓力計(jì)(108)電聯(lián)接，用于獲取主管壓力值，第一支管壓力值和第一支管流量值；所述平穩(wěn)性分析模塊(203)和所述支路管道特性計(jì)算模塊(204)分別用于根據(jù)所述主管壓力值，所述第一支管壓力值和所述第一支管流量值，在壓縮空氣系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)，通過平穩(wěn)性分析輸出系統(tǒng)，確定所述第一支管的管道特性系數(shù)；所述優(yōu)化設(shè)定模塊(205)用于根據(jù)所述第一支管的管道特性系數(shù)和所述節(jié)能能優(yōu)化初始參數(shù)，確定氣源總管壓力優(yōu)化設(shè)定值；

所述切換控制模塊(301)用于獲取所述主管壓力值和所述智能調(diào)節(jié)閥(106)的當(dāng)前開度值，根據(jù)所述主管壓力值，所述當(dāng)前開度值和所述節(jié)能能優(yōu)化初始參數(shù)之間的大小關(guān)系，確定與所述空壓機(jī)壓力調(diào)節(jié)模塊(302)連接或者與所述智能調(diào)節(jié)閥開度設(shè)定模塊(303)連接；所述空壓機(jī)壓力調(diào)節(jié)模塊(302)用于調(diào)節(jié)所述空壓機(jī)(101)的壓力設(shè)定值；所述智能調(diào)節(jié)閥開度設(shè)定模塊(303)用于調(diào)節(jié)所述智能調(diào)節(jié)閥(106)的開度值。

8.如權(quán)利要求7所述的控制裝置，其特征在于，還包括儲(chǔ)氣罐(102)，氣體入口端(111)，氣體出口端(112)，第一手動(dòng)調(diào)節(jié)閥(105)，逆止閥(104)，第二手動(dòng)調(diào)節(jié)閥(107)；

所述儲(chǔ)氣罐(102)設(shè)置在所述空壓機(jī)(101)和所述主管直通管道(103)之間；

所述氣體入口端(111)設(shè)置在所述儲(chǔ)氣罐(102)與所述主管直通管道(103)之間；

所述氣體出口端(112)設(shè)置在所述主管直通管道(103)與所述主管壓力計(jì)(108)之間；

所述第一手動(dòng)調(diào)節(jié)閥(105)，所述逆止閥(104)和所述第二手動(dòng)調(diào)節(jié)閥(107)依次設(shè)置在所述主管直通管道(103)上，且所述逆止閥(104)和所述第二手動(dòng)調(diào)節(jié)閥(107)之間還包括所述智能調(diào)節(jié)閥(106)。

9.如權(quán)利要求7所述的控制裝置，其特征在于，還包括旁通管道(109)和旁通閥(110)；

所述旁通管道(109)的一端與所述所述氣體入口端(111)相連，所述旁通管道(109)的另一端與所述氣體出口端(112)相連；所述旁通閥(110)設(shè)置在所述旁通管道(109)上。