本發(fā)明涉及天然氣管道設(shè)備控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種天然氣管道離心壓縮機(jī)出口壓力控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

離心壓縮機(jī)是天然氣輸氣管道系統(tǒng)中的重要組成部分之一，其出口壓力參數(shù)控制系統(tǒng)控制性能的好壞直接關(guān)系著離心壓縮機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定可靠性，甚至影響著管道運(yùn)輸?shù)陌踩?、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。

在目前天然氣管道輸氣過程中，通常采用數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)(英文：Supervisory Control And Data Acquisition，簡稱：SCADA)系統(tǒng)中的比例-積分-微分控制器控制器(英文：Proportion Integration Differentiation，簡稱：PID)對離心壓縮機(jī)出口壓力進(jìn)行控制，離心壓縮機(jī)裝置接收來自SCADA系統(tǒng)的PID控制量信號，通過改變轉(zhuǎn)速來控制離心壓縮機(jī)中的出口壓力，保證輸氣管道系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

然而，在實(shí)際天然氣管道輸氣的過程中，由于離心壓縮機(jī)出口壓力控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型具有非線性、時(shí)變、外界干擾隨機(jī)不確定性等特點(diǎn)，用戶用氣量具有波動(dòng)性較大且分輸流量隨機(jī)性等特性，使得目前傳統(tǒng)的PID控制器在輸氣管道負(fù)荷大的波動(dòng)及離心壓縮機(jī)工況變化下的情況下控制精度較低，無法實(shí)現(xiàn)下游管道系統(tǒng)的平穩(wěn)供氣，進(jìn)而難以滿足高性能的控制需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例中提供了一種天然氣管道離心壓縮機(jī)出口壓力控制方法及系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的天然氣管道離心壓縮機(jī)出口壓力控制精度差的問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例公開了如下技術(shù)方案：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種天然氣管道離心壓縮機(jī)出口壓力控制方法，該方法包括：

獲取實(shí)時(shí)現(xiàn)場數(shù)據(jù)，其中，所述實(shí)時(shí)現(xiàn)場數(shù)據(jù)至少包括多個(gè)時(shí)刻的分輸管道進(jìn)口流量值、分輸管道出口流量值、分輸管道進(jìn)口壓力值、分輸管道出口壓力值、離心壓縮機(jī)進(jìn)口壓力值、離心壓縮機(jī)出口壓力值、離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速值以及離心壓縮機(jī)輸氣流量值；

根據(jù)多個(gè)時(shí)刻的分輸管道出口流量值，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法預(yù)測得到分輸流量預(yù)測值；

根據(jù)實(shí)時(shí)現(xiàn)場數(shù)據(jù)以及所述分輸流量預(yù)測值，利用自適應(yīng)粒子群算法迭代計(jì)算離心壓縮機(jī)出口壓力最優(yōu)期望值；

利用離心壓縮機(jī)的歷史轉(zhuǎn)速值和出口壓力值，離線訓(xùn)練ELM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并得到ELM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的初始輸出權(quán)值；

根據(jù)實(shí)時(shí)現(xiàn)場數(shù)據(jù)、初始輸出權(quán)值以及離心壓縮機(jī)出口壓力最優(yōu)期望值，計(jì)算得到離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制量；

將離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制量傳輸?shù)絊CADA系統(tǒng)，以使所述SCADA系統(tǒng)控制離心壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速。

可選地，所述根據(jù)多個(gè)時(shí)刻的分輸管道出口流量值，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法預(yù)測得到分輸流量預(yù)測值，包括：

根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的分輸管道出口流量值、上一個(gè)時(shí)刻的分輸管道出口流量值、上一個(gè)時(shí)刻的分輸管道出口流量值、上兩個(gè)時(shí)刻的分輸管道出口流量值、上一日當(dāng)前時(shí)刻的分輸管道出口流量值、上一日當(dāng)前時(shí)刻的下一時(shí)刻的分輸管道出口流量值，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測算法計(jì)算得到下一時(shí)刻對應(yīng)的分輸流量預(yù)測值。

可選地，所述根據(jù)實(shí)時(shí)現(xiàn)場數(shù)據(jù)以及所述分輸流量預(yù)測值，利用自適應(yīng)粒子群算法迭代計(jì)算離心壓縮機(jī)出口壓力最優(yōu)期望值，包括：

根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的離心壓縮機(jī)出口壓力值，利用預(yù)設(shè)的離心壓縮機(jī)出口壓力變化裕值，計(jì)算得到離心壓縮機(jī)出口壓力期望值的變化范圍；

根據(jù)離心壓縮機(jī)出口壓力期望值的變化范圍，迭代求解粒子最大速度、初始化粒子群的初始粒子速度和位置，得到離心壓縮機(jī)出口壓力值的可行解矩陣；

根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的離心壓縮機(jī)進(jìn)口壓力值、離心壓縮機(jī)輸氣流量值以及所述可行解矩陣，計(jì)算得到離心壓縮機(jī)能耗值；

根據(jù)分輸管道進(jìn)口流量值、分輸管道出口流量值、分輸管道進(jìn)口壓力值、分輸管道出口壓力值、離心壓縮機(jī)進(jìn)口壓力值、離心壓縮機(jī)輸氣流量值、可行解矩陣，通過隱式中心差分法計(jì)算得到管道參數(shù)動(dòng)態(tài)變化值；

根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的分輸管道出口流量值、分輸管道出口壓力值、分輸流量預(yù)測值、期望壓力值變化范圍、離心壓縮機(jī)能耗值、管道參數(shù)動(dòng)態(tài)變化值，采用基于參數(shù)自適應(yīng)的粒子群優(yōu)化方法經(jīng)過多次迭代，計(jì)算得到下一時(shí)刻對應(yīng)的離心壓縮機(jī)出口壓力最優(yōu)期望值。

可選地，所述根據(jù)實(shí)時(shí)現(xiàn)場數(shù)據(jù)、初始輸出權(quán)值以及離心壓縮機(jī)出口壓力最優(yōu)期望值，計(jì)算得到離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制量，包括：

根據(jù)離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速值和離心壓縮機(jī)出口壓力值對所述初始輸出權(quán)值進(jìn)行更新，得到更新輸出權(quán)值；

根據(jù)離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速值、離心壓縮機(jī)出口壓力值和更新輸出權(quán)值，計(jì)算得到雅可比矩陣信息；

根據(jù)離心壓縮機(jī)出口壓力值和離心壓縮機(jī)出口壓力最優(yōu)期望值，計(jì)算得到偏差值和偏差變化率；

根據(jù)雅可比矩陣信息和所述偏差值，更新比例系數(shù)、積分系數(shù)和微分系數(shù)；

根據(jù)更新后的比例系數(shù)、積分系數(shù)、微分系數(shù)、偏差值和轉(zhuǎn)速增量信號柔滑因子，計(jì)算得到離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制量增量；

根據(jù)偏差值、偏差變化率，利用模糊定理計(jì)算得到控制量柔滑因子；

根據(jù)離心壓縮機(jī)控制轉(zhuǎn)速增量、控制量柔滑因子及當(dāng)前時(shí)刻控制量，計(jì)算得到離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制量。

可選地，所述根據(jù)離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速值和離心壓縮機(jī)出口壓力值對所述初始輸出權(quán)值進(jìn)行更新，得到更新輸出權(quán)值，包括：

根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的離心壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速值、上一時(shí)刻的離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速值、上兩時(shí)刻的離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速值、當(dāng)前時(shí)刻的離心壓縮機(jī)出口壓力值、上一時(shí)刻的離心壓縮機(jī)出口壓力值、上兩時(shí)刻的離心壓縮機(jī)出口壓力值及ELM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入權(quán)值和閾值，更新得到當(dāng)前時(shí)刻對應(yīng)的更新輸出權(quán)值。

可選地，所述根據(jù)離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速值、離心壓縮機(jī)出口壓力值和更新輸出權(quán)值，計(jì)算得到雅可比矩陣信息，包括：

根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速值、上一時(shí)刻的離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速值、上兩時(shí)刻的離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速值，當(dāng)前時(shí)刻的離心壓縮機(jī)出口壓力值、上一時(shí)刻的離心壓縮機(jī)出口壓力值、上兩時(shí)刻的離心壓縮機(jī)出口壓力值和更新輸出權(quán)值，計(jì)算得到雅可比矩陣信息。

可選地，所述根據(jù)離心壓縮機(jī)出口壓力值和離心壓縮機(jī)出口壓力最優(yōu)期望值，計(jì)算得到偏差值和偏差變化率，包括：

分別計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻的離心壓縮機(jī)出口壓力值、上一時(shí)刻的離心壓縮機(jī)出口壓力值、上兩時(shí)刻的離心壓縮機(jī)出口壓力值與離心壓縮機(jī)出口壓力最優(yōu)期望值的差值，得到當(dāng)前時(shí)刻的偏差值、上一時(shí)刻的偏差值和上兩時(shí)刻的偏差值；

根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的偏差值和上一時(shí)刻的偏差值，以及上一時(shí)刻的偏差值和上兩時(shí)刻的偏差值，分別計(jì)算得到當(dāng)前時(shí)刻偏差變化率和上一時(shí)刻偏差變化率。

可選地，所述根據(jù)雅可比矩陣信息和所述偏差值，更新比例系數(shù)、積分系數(shù)和微分系數(shù)，包括：

根據(jù)雅可比矩陣信息、當(dāng)前時(shí)刻的偏差值、上一時(shí)刻的偏差值、比例系數(shù)調(diào)整加權(quán)因子、當(dāng)前時(shí)刻的比例系數(shù)，計(jì)算得到下一時(shí)刻對應(yīng)的比例系數(shù)更新值；

根據(jù)雅可比矩陣信息，當(dāng)前時(shí)刻的偏差值、積分系數(shù)調(diào)整加權(quán)因子、當(dāng)前時(shí)刻的積分系數(shù)，計(jì)算得到下一時(shí)刻對應(yīng)的積分系數(shù)更新值；

根據(jù)雅可比矩陣信息，當(dāng)前時(shí)刻的偏差值、上一時(shí)刻的偏差值、上兩時(shí)刻的偏差值、微分系數(shù)調(diào)整加權(quán)因子、當(dāng)前時(shí)刻的微分系數(shù)，計(jì)算得到下一時(shí)刻對應(yīng)的微分系數(shù)更新值。

可選地，所述根據(jù)更新后的比例系數(shù)、積分系數(shù)、微分系數(shù)、偏差值和轉(zhuǎn)速增量信號柔滑因子，計(jì)算得到離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制量增量，包括：

根據(jù)下一時(shí)刻的比例系數(shù)更新值、下一時(shí)刻的積分系數(shù)更新值、下一時(shí)刻的微分系數(shù)更新值、當(dāng)前時(shí)刻的偏差值、上一時(shí)刻的偏差值、上兩時(shí)刻的偏差值、當(dāng)前時(shí)刻的控制轉(zhuǎn)速增量信號柔滑因子，計(jì)算得到下一時(shí)刻的離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制量增量。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種天然氣管道離心壓縮機(jī)出口壓力控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括SCADA系統(tǒng)和工作站，其中：

所述SCADA系統(tǒng)與服務(wù)器通過OPC協(xié)議進(jìn)行信息交互；

所述SCADA系統(tǒng)包括分布式數(shù)據(jù)采集裝置，所述分布式數(shù)據(jù)采集裝置用于采集天然氣管道和離心壓縮機(jī)的實(shí)時(shí)現(xiàn)場采樣信號；

所述工作站用于接收SCADA系統(tǒng)發(fā)送的實(shí)時(shí)現(xiàn)場采樣信號，并預(yù)處理得到實(shí)時(shí)現(xiàn)場數(shù)據(jù)，其中，所述實(shí)時(shí)現(xiàn)場數(shù)據(jù)至少包括多個(gè)時(shí)刻的分輸管道進(jìn)口流量值、分輸管道出口流量值、分輸管道進(jìn)口壓力值、分輸管道出口壓力值、離心壓縮機(jī)進(jìn)口壓力值、離心壓縮機(jī)出口壓力值、離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速值以及離心壓縮機(jī)輸氣流量值；根據(jù)多個(gè)時(shí)刻的分輸管道出口流量值，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法預(yù)測得到分輸流量預(yù)測值；根據(jù)實(shí)時(shí)現(xiàn)場數(shù)據(jù)以及所述分輸流量預(yù)測值，利用自適應(yīng)粒子群算法迭代計(jì)算離心壓縮機(jī)出口壓力最優(yōu)期望值；利用離心壓縮機(jī)的歷史轉(zhuǎn)速值和出口壓力值，離線訓(xùn)練ELM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并得到ELM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的初始輸出權(quán)值；根據(jù)實(shí)時(shí)現(xiàn)場數(shù)據(jù)、初始輸出權(quán)值以及離心壓縮機(jī)出口壓力最優(yōu)期望值，計(jì)算得到離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制量；將離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制量傳輸?shù)絊CADA系統(tǒng)；

所述SCADA系統(tǒng)還用于接收工作站發(fā)送的離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制量，調(diào)整控制離心壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速。

由以上技術(shù)方案可見，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種天然氣管道離心壓縮機(jī)出口壓力控制方法及系統(tǒng)，通過獲取實(shí)時(shí)現(xiàn)場數(shù)據(jù)，其中，所述實(shí)時(shí)現(xiàn)場數(shù)據(jù)至少包括多個(gè)時(shí)刻的分輸管道進(jìn)口流量值、分輸管道出口流量值、分輸管道進(jìn)口壓力值、分輸管道出口壓力值、離心壓縮機(jī)進(jìn)口壓力值、離心壓縮機(jī)出口壓力值、離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速值以及離心壓縮機(jī)輸氣流量值；根據(jù)多個(gè)時(shí)刻的分輸管道出口流量值，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法預(yù)測得到分輸流量預(yù)測值；根據(jù)實(shí)時(shí)現(xiàn)場數(shù)據(jù)以及所述分輸流量預(yù)測值，利用自適應(yīng)粒子群算法迭代計(jì)算離心壓縮機(jī)出口壓力最優(yōu)期望值；利用離心壓縮機(jī)的歷史轉(zhuǎn)速值和出口壓力值，離線訓(xùn)練ELM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并得到ELM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的初始輸出權(quán)值；根據(jù)實(shí)時(shí)現(xiàn)場數(shù)據(jù)、初始輸出權(quán)值以及離心壓縮機(jī)出口壓力最優(yōu)期望值，計(jì)算得到離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制量；將離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制量傳輸?shù)絊CADA系統(tǒng)，以使所述SCADA系統(tǒng)控制離心壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速。通過獲取現(xiàn)場數(shù)據(jù)，根據(jù)控制偏差和偏差變化率實(shí)時(shí)地調(diào)整PID參數(shù)，將被控量的超調(diào)量控制在合理范圍，這種動(dòng)態(tài)調(diào)整的方式有效提高了控制精度，而且保證了離心壓縮機(jī)出口壓力控制的穩(wěn)定性；而且，由于利用預(yù)測到的分輸流量值，動(dòng)態(tài)優(yōu)化得到離心壓縮機(jī)出口壓力的最有期望值，減少了輸氣過程中離心壓縮機(jī)的能耗，通過OPC通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)控制算法的在線控制，降低了輸氣管道氣體的波動(dòng)，提高了輸氣管道的安全性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種天然氣管道離心壓縮機(jī)出口壓力控制方法的流程示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種離心壓縮機(jī)出口壓力最優(yōu)期望值計(jì)算方法的流程示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制量計(jì)算方法的流程示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種天然氣管道離心壓縮機(jī)出口壓力控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

在發(fā)明實(shí)施例中，SCADA系統(tǒng)對天然氣管道的管道參數(shù)以及離心壓縮機(jī)的工作參數(shù)進(jìn)行采集，以及對離心壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。其中，所述SCADA系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過程控制與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，可以對天然氣管道現(xiàn)場的運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號報(bào)警等各項(xiàng)功能。工作站與SCADA系統(tǒng)可以以O(shè)PC通信協(xié)議通信連接，接收來自SCADA系統(tǒng)的采集數(shù)據(jù)，計(jì)算生成、并向SCADA系統(tǒng)返回離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制量，以使所述SCADA系統(tǒng)對離心壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例中的工作站可以理解為服務(wù)器、個(gè)人電腦等計(jì)算機(jī)終端，或者由多個(gè)計(jì)算機(jī)終端組成的計(jì)算機(jī)終端陣列。

參見圖1，是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種天然氣管道離心壓縮機(jī)出口壓力控制方法的流程示意圖，如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例示出了工作站計(jì)算得到離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制量的過程：

步驟S101：獲取實(shí)時(shí)現(xiàn)場數(shù)據(jù)，其中，所述實(shí)時(shí)現(xiàn)場數(shù)據(jù)至少包括多個(gè)時(shí)刻的分輸管道進(jìn)口流量值、分輸管道出口流量值、分輸管道進(jìn)口壓力值、分輸管道出口壓力值、離心壓縮機(jī)進(jìn)口壓力值、離心壓縮機(jī)出口壓力值、離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速值以及離心壓縮機(jī)輸氣流量值。

在具體實(shí)施時(shí)，SCADA系統(tǒng)中的分布式數(shù)據(jù)采集裝置采集實(shí)時(shí)現(xiàn)場采樣信號，其中，所述實(shí)時(shí)現(xiàn)場采樣信號包括分輸管道進(jìn)口流量采樣值、分輸管道出口流量采樣值、分輸管道進(jìn)口壓力采樣值、分輸管道出口壓力采樣值、離心壓縮機(jī)進(jìn)口壓力采樣值、離心壓縮機(jī)出口壓力采樣值、離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速采樣值以及離心壓縮機(jī)輸氣流量采樣值。

進(jìn)一步，工作站通過與SCADA系統(tǒng)通信，將實(shí)時(shí)現(xiàn)場采樣信號讀取到工作站的硬盤或內(nèi)存等存儲器中。具體地，可以在工作站上設(shè)置實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，以存儲所述實(shí)時(shí)現(xiàn)場采樣信號，以供工作站的處理器分析使用。

由于采集得到的實(shí)時(shí)現(xiàn)場采樣信號可能包括波谷、毛刺等無效數(shù)據(jù)，為了提高數(shù)據(jù)處理效率，在本發(fā)明實(shí)施例中，工作站對實(shí)時(shí)現(xiàn)場采樣信號進(jìn)行數(shù)據(jù)濾波，濾波處理的公式如下：

其中，X為濾波后的實(shí)時(shí)現(xiàn)場采樣信號，Xi為第i個(gè)實(shí)時(shí)現(xiàn)場采樣信號，N為存儲的數(shù)據(jù)長度，Xmax為N個(gè)實(shí)時(shí)現(xiàn)場采樣信號中的最大值，Xmin為N個(gè)實(shí)時(shí)現(xiàn)場采樣信號中的最小值。這樣，得到的濾波后的實(shí)時(shí)采樣信號為剔除最大值和最小值后的平均值。

然后，將濾波后的實(shí)時(shí)現(xiàn)場采樣信號預(yù)處理轉(zhuǎn)換為實(shí)時(shí)現(xiàn)場數(shù)據(jù)。具體地，對于SCADA系統(tǒng)的采樣設(shè)置，根據(jù)實(shí)時(shí)現(xiàn)場采樣信號與實(shí)時(shí)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換數(shù)學(xué)關(guān)系，進(jìn)行加權(quán)計(jì)算或者考慮補(bǔ)償?shù)鹊难a(bǔ)償計(jì)算等預(yù)處理，得到相應(yīng)的實(shí)時(shí)現(xiàn)場數(shù)據(jù)，在本發(fā)明實(shí)施例中不做限定。其中，分輸管道進(jìn)口流量采樣值經(jīng)過數(shù)據(jù)預(yù)處理得到分輸管道進(jìn)口流量值，分輸管道出口流量采樣值經(jīng)過數(shù)據(jù)預(yù)處理得到分輸管道出口流量值，分輸管道進(jìn)口壓力采樣值經(jīng)過數(shù)據(jù)預(yù)處理得到分輸管道進(jìn)口壓力值，分輸管道出口壓力采樣值經(jīng)過數(shù)據(jù)預(yù)處理得到分輸管道出口壓力值，離心壓縮機(jī)進(jìn)口壓力采樣值經(jīng)過數(shù)據(jù)預(yù)處理得到離心壓縮機(jī)進(jìn)口壓力值，離心壓縮機(jī)出口壓力采樣值經(jīng)過數(shù)據(jù)預(yù)處理得到離心壓縮機(jī)出口壓力值，離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速采樣值經(jīng)過數(shù)據(jù)預(yù)處理得到離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速值以及離心壓縮機(jī)輸氣流量采樣值經(jīng)過數(shù)據(jù)預(yù)處理得到離心壓縮機(jī)輸氣流量值。

而且，需要說明的是，所述實(shí)時(shí)現(xiàn)場數(shù)據(jù)為按照時(shí)間序列排列的、并實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)更新數(shù)據(jù)；所述實(shí)時(shí)現(xiàn)場數(shù)據(jù)包括多個(gè)時(shí)刻的數(shù)據(jù)值，例如當(dāng)前時(shí)刻的實(shí)時(shí)現(xiàn)場數(shù)據(jù)、前一個(gè)時(shí)刻的實(shí)時(shí)現(xiàn)場數(shù)據(jù)、前兩個(gè)時(shí)刻的實(shí)時(shí)現(xiàn)場數(shù)據(jù)；而且，為了分析計(jì)算的需要，根據(jù)工作站中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的容量，可以保存全天、幾天或者幾周的歷史數(shù)據(jù)。另外，相鄰時(shí)刻的時(shí)間間隔也可以設(shè)置為任意數(shù)值，在本發(fā)明實(shí)施例中不做限定。

步驟S102：根據(jù)多個(gè)時(shí)刻的分輸管道出口流量值，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法預(yù)測得到分輸流量預(yù)測值。

在本發(fā)明實(shí)施例中，根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的分輸管道出口流量值、上一個(gè)時(shí)刻的分輸管道出口流量值、上一個(gè)時(shí)刻的分輸管道出口流量值、上兩個(gè)時(shí)刻的分輸管道出口流量值、上一日當(dāng)前時(shí)刻的分輸管道出口流量值、上一日當(dāng)前時(shí)刻的下一時(shí)刻的分輸管道出口流量值，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測算法計(jì)算得到下一時(shí)刻對應(yīng)的分輸流量預(yù)測值；

假設(shè)當(dāng)前時(shí)刻的分輸管道出口流量值為Qout1(k)，上一個(gè)時(shí)刻的分輸管道出口流量值為Qout2(k)，上兩個(gè)時(shí)刻的分輸管道出口流量值為Qout3(k)，上一日當(dāng)前時(shí)刻分輸管道的出口流量值Qout4(k)、上一日當(dāng)前時(shí)刻的下一時(shí)刻分輸管道的出口流量值Qout5(k)，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測算法得到下一時(shí)刻的分輸流量預(yù)測值為Qout(k+1)。

步驟S103：根據(jù)實(shí)時(shí)現(xiàn)場數(shù)據(jù)以及所述分輸流量預(yù)測值，利用自適應(yīng)粒子群算法迭代計(jì)算離心壓縮機(jī)出口壓力最優(yōu)期望值。

動(dòng)態(tài)優(yōu)化方法采用基于參數(shù)自適應(yīng)的粒子群算法，設(shè)定壓縮機(jī)入站壓力限制值、壓縮機(jī)出站壓力限制值、壓縮機(jī)流量限制值、壓比限制值、管道壓力限制值、分輸壓力限制值、出口壓力期望值變化裕值、粒子種群大小值、慣性權(quán)值、收縮因子和加速常數(shù)。

在本發(fā)明實(shí)施例中，壓縮機(jī)入站壓力限制值為1.9-5.5Mpa、壓縮機(jī)出站壓力限制值為3.5-5.5MPa、壓縮機(jī)流量限制值20-300KNm3/h、壓比限制值1-1.5、管道壓力限制值2.5-5.0MPa、分輸壓力限制值4-5MP、出口壓力期望值變化裕值C＝0.5MP、粒子種群大小N＝20、迭代次數(shù)M＝50，慣性權(quán)值wmin＝0.5、wmax＝1.3，加速常數(shù)c1＝c2＝2.1。

參見圖2，是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種離心壓縮機(jī)出口壓力最優(yōu)期望值計(jì)算方法的流程示意圖，如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例示出了利用自適應(yīng)粒子群算法迭代計(jì)算離心壓縮機(jī)出口壓力最優(yōu)期望值的過程：

步驟S1031：根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的離心壓縮機(jī)出口壓力值，利用預(yù)設(shè)的離心壓縮機(jī)出口壓力變化裕值，計(jì)算得到離心壓縮機(jī)出口壓力期望值的變化范圍。

根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的離心壓縮機(jī)出口壓力變化裕值，計(jì)算得到下一時(shí)刻對應(yīng)的離心壓縮機(jī)出口壓力期望值的變化范圍。具體地，假設(shè)當(dāng)前時(shí)刻的離心壓縮機(jī)出口壓力采樣值為Pd，下一時(shí)刻離心壓縮機(jī)出口壓力期望值的變化范圍為(Pd-C，Pd+C)。

步驟S1032：根據(jù)離心壓縮機(jī)出口壓力期望值的變化范圍，得到離心壓縮機(jī)出口壓力值的可行解矩陣。

根據(jù)離心壓縮機(jī)出口壓力期望值的變化范圍、迭代求解粒子最大速度、初始化粒子群的初始粒子速度和位置，得到離心壓縮機(jī)出口壓力值的可行解矩陣；

假設(shè)離心壓縮機(jī)出口壓力期望值的變化范圍為Pdmin和Pdmax，離心壓縮機(jī)出口壓力值的可行解矩陣X＝[x1,x2,…,xN]的計(jì)算公式為：

步驟S1033：根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的離心壓縮機(jī)進(jìn)口壓力值、離心壓縮機(jī)輸氣流量值以及所述可行解矩陣，計(jì)算得到離心壓縮機(jī)能耗值。

根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的離心壓縮機(jī)進(jìn)口壓力值、離心壓縮機(jī)輸氣流量值、離心壓縮機(jī)出口壓力值的可行解矩陣，計(jì)算得到特定壓縮條件下的離心壓縮機(jī)能耗值。

假設(shè)當(dāng)前時(shí)刻的離心壓縮機(jī)進(jìn)口壓力值為Ps，離心壓縮機(jī)輸氣流量值為Qcs，特定壓縮條件下的離心壓縮機(jī)能耗值計(jì)算公式為：

g(ω,P_s,P_d)＝ρQH/η＝HM/η，

其中，H為離心壓縮機(jī)的壓頭，且是離心壓縮機(jī)進(jìn)出口壓力Ps和Pd的函數(shù)，單位為N·m/Kg；η為離心壓縮機(jī)的絕熱效率。

離心壓縮機(jī)的壓頭表示為：

其中，R為天然氣的氣體常數(shù)，無因此；Ts為離心壓縮機(jī)的入站氣體溫度，K；k為天然氣的比熱比，無因次。

步驟S1034：根據(jù)分輸管道進(jìn)口流量值、分輸管道出口流量值、分輸管道進(jìn)口壓力值、分輸管道出口壓力值、離心壓縮機(jī)進(jìn)口壓力值、離心壓縮機(jī)輸氣流量值、可行解矩陣，通過隱式中心差分法計(jì)算得到管道參數(shù)動(dòng)態(tài)變化值。

根據(jù)分輸管道進(jìn)口流量值、分輸管道出口流量值、分輸管道進(jìn)口壓力值、分輸管道出口壓力值、離心壓縮機(jī)進(jìn)口壓力值、離心壓縮機(jī)輸氣流量值、可行解矩陣，通過隱式中心差分法計(jì)算得到特定壓縮條件下的管道和離心壓縮機(jī)輸氣管道參數(shù)(壓力、流量)動(dòng)態(tài)變化值。

其中，采用隱式差分法求解特定壓縮條件下的管道和離心壓縮機(jī)輸氣參數(shù)(壓力、流量)動(dòng)態(tài)變化值的公式為：

步驟S1035：根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的分輸管道出口流量值、分輸管道出口壓力值、分輸流量預(yù)測值、期望壓力值變化范圍、離心壓縮機(jī)能耗值、管道參數(shù)動(dòng)態(tài)變化值，迭代計(jì)算得到下一時(shí)刻對應(yīng)的離心壓縮機(jī)出口壓力最優(yōu)期望值。

根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的分輸管道出口流量值、分輸管道出口壓力值、分輸流量預(yù)測值、期望壓力值變化范圍、離心壓縮機(jī)能耗值、管道參數(shù)動(dòng)態(tài)變化值及供氣限制等條件，采用基于參數(shù)自適應(yīng)的粒子群優(yōu)化方法優(yōu)化得到當(dāng)前迭代次數(shù)下的下一時(shí)刻的離心壓縮機(jī)出口壓力最優(yōu)期望值，并經(jīng)過多次迭代求解得到下一時(shí)刻對應(yīng)的離心壓縮機(jī)出口壓力最優(yōu)期望值。

其中，粒子速度迭代更新的公式為：

v_id＝χ[w·v_id+c₁·rand()·(p_id-x_id)+c₂·rand()·(p_gd-x_id)]。

步驟S104：利用離心壓縮機(jī)的歷史轉(zhuǎn)速值和出口壓力值，離線訓(xùn)練ELM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并得到ELM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的初始輸出權(quán)值。

根據(jù)離線離心壓縮機(jī)的歷史轉(zhuǎn)速值和出口壓力值，離心訓(xùn)練ELM網(wǎng)絡(luò)，得到ELM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的初始輸出權(quán)值。

假設(shè)，歷史轉(zhuǎn)速值和出口壓力值分別為(x_i,y_i)∈Rⁿ×R^m,i＝1,2,...,N，輸入轉(zhuǎn)速為x_i＝[x_i1,x_i2,...,x_in]^T，輸出出口壓力為y_i＝[y_i1,y_i2,...,y_im]^T，隱含層節(jié)點(diǎn)的數(shù)為L，利用隨機(jī)的方法生成輸入層與隱含層之間的連接權(quán)值以及隱含層神經(jīng)元的偏置，即參數(shù)a、b，激活函數(shù)為G(s)。ELM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的初始輸出權(quán)值采用最小二乘擬合法擬合得到輸出權(quán)值，其計(jì)算公式為：

其中，其中是矩陣H的Moore-Penrose廣義逆，隱含層輸出矩陣H的計(jì)算公式為：

步驟105：根據(jù)實(shí)時(shí)現(xiàn)場數(shù)據(jù)、初始輸出權(quán)值以及離心壓縮機(jī)出口壓力最優(yōu)期望值，計(jì)算得到離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制量。

本發(fā)明實(shí)施例根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和優(yōu)化控制算法，計(jì)算得到離心壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速控制量；該優(yōu)化控制算法為一種基于改進(jìn)ELM_PID算法，需要設(shè)定ELM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)、下一時(shí)刻離心壓縮機(jī)出口壓力最優(yōu)期望值、初始比例增益值、積分時(shí)間和微分時(shí)間、控制輸入增量信號柔化因子、控制輸入加權(quán)因子模糊集以及隸屬度函數(shù)。

在本發(fā)明實(shí)施例中ELM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)為6層；下一時(shí)刻離心壓縮機(jī)出口壓力最優(yōu)期望值根據(jù)動(dòng)態(tài)優(yōu)化計(jì)算的結(jié)果獲取r；初始比例增益值Kp為400，無量綱；積分時(shí)間TI為2.16秒；微分時(shí)間TD為0秒；控制輸入增量信號柔化因子μ＝0.2；控制輸入加權(quán)因子模糊集為{NB，NS，ZE，PS，PB}；隸屬度函數(shù)為三角函數(shù)。

參見圖3，是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制量計(jì)算方法的流程示意圖，如圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例示出了基于改進(jìn)ELM_PID算法的離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制量計(jì)算過程：

步驟S1051：根據(jù)離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速值和離心壓縮機(jī)出口壓力值對所述初始輸出權(quán)值進(jìn)行更新，得到更新輸出權(quán)值。

根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速值、上一時(shí)刻的離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速值、上兩時(shí)刻的離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速值、當(dāng)前時(shí)刻的離心壓縮機(jī)出口壓力值、上一時(shí)刻的離心壓縮機(jī)出口壓力值、上兩時(shí)刻的離心壓縮機(jī)出口壓力值、初始輸出權(quán)值及ELM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入權(quán)值和閾值，更新當(dāng)前時(shí)刻的ELM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出權(quán)值。

輸出權(quán)值采用最小二乘在線迭代更新方式，其計(jì)算公式為：

步驟S1052：根據(jù)離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速值、離心壓縮機(jī)出口壓力值和更新輸出權(quán)值，計(jì)算得到雅可比矩陣信息。

根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速值、上一時(shí)刻的離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速值、上兩時(shí)刻的離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速值，當(dāng)前時(shí)刻的離心壓縮機(jī)出口壓力值、上一時(shí)刻的離心壓縮機(jī)出口壓力值、上兩時(shí)刻的離心壓縮機(jī)出口壓力值和更新輸出權(quán)值，計(jì)算得到雅可比矩陣信息；

雅可比矩陣信息的計(jì)算公式為：

其中，u(k)為輸入轉(zhuǎn)速信號，y(k)為輸出出口壓力信號。

步驟S1053：根據(jù)離心壓縮機(jī)出口壓力值和離心壓縮機(jī)出口壓力最優(yōu)期望值，計(jì)算得到偏差值和偏差變化率。

分別計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻的離心壓縮機(jī)出口壓力值、上一時(shí)刻的離心壓縮機(jī)出口壓力值、上兩時(shí)刻的離心壓縮機(jī)出口壓力值與離心壓縮機(jī)出口壓力最優(yōu)期望值的差值，得到當(dāng)前時(shí)刻的偏差值、上一時(shí)刻的偏差值和上兩時(shí)刻的偏差值。

假設(shè)當(dāng)前時(shí)刻的偏差值為e(k)，上一時(shí)刻的偏差值為e(k-1)，上兩時(shí)刻的偏差值為e(k-2)，則有：

e(k)＝r-y(k)；

e(k-1)＝r-y(k-1)；

e(k-2)＝r-y(k-2)；

根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的偏差值和上一時(shí)刻的偏差值，以及上一時(shí)刻的偏差值和上兩時(shí)刻的偏差值，分別計(jì)算得到當(dāng)前時(shí)刻偏差變化率和上一時(shí)刻偏差變化率。

假設(shè)當(dāng)前時(shí)刻偏差變化率為de(k)，上一時(shí)刻偏差變化率為de(k-1)，則有：

de(k)＝e(k)-e(k-1)；

de(k-1)＝e(k-1)-e(k-2)。

步驟S1054：根據(jù)雅可比矩陣信息和所述偏差值，更新比例系數(shù)、積分系數(shù)和微分系數(shù)。

根據(jù)當(dāng)前雅可比矩陣信息、當(dāng)前時(shí)刻的偏差值、上一時(shí)刻的偏差值、比例系數(shù)調(diào)整加權(quán)因子、當(dāng)前時(shí)刻的比例系數(shù)，計(jì)算得到下一時(shí)刻對應(yīng)的比例系數(shù)更新值。

比例系數(shù)調(diào)整量和下一時(shí)刻比例系數(shù)更新值的計(jì)算公式，如下所示：

k_p(k+1)＝k_p(k)+△k_p(k)。

根據(jù)當(dāng)前雅可比矩陣信息，當(dāng)前時(shí)刻的偏差值、積分系數(shù)調(diào)整加權(quán)因子、當(dāng)前時(shí)刻的積分系數(shù)，計(jì)算得到下一時(shí)刻積分系數(shù)更新值。

積分系數(shù)調(diào)整量和下一時(shí)刻積分系數(shù)更新值的計(jì)算公式，如下所示：

k_i(k+1)＝k_i(k)+△k_i(k)

根據(jù)當(dāng)前雅可比矩陣信息，當(dāng)前時(shí)刻的偏差值、上一時(shí)刻的偏差值、上兩時(shí)刻的偏差值、微分系數(shù)調(diào)整加權(quán)因子、當(dāng)前時(shí)刻的微分系數(shù)，計(jì)算得到下一時(shí)刻微分系數(shù)更新值。

微分系數(shù)調(diào)整量和下一時(shí)刻微分系數(shù)更新值的計(jì)算公式，如下所示：

k_d(k+1)＝k_d(k)+△k_d(k)。

步驟S1055：根據(jù)更新后的比例系數(shù)、積分系數(shù)、微分系數(shù)、偏差值和轉(zhuǎn)速增量信號柔滑因子，計(jì)算得到離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制量增量。

根據(jù)下一時(shí)刻的比例系數(shù)更新值、下一時(shí)刻的積分系數(shù)更新值、下一時(shí)刻的微分系數(shù)更新值、當(dāng)前時(shí)刻的偏差值、上一時(shí)刻的偏差值、上兩時(shí)刻的偏差值、當(dāng)前時(shí)刻的控制轉(zhuǎn)速增量信號柔滑因子，計(jì)算得到下一時(shí)刻的離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制量增量。

離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制量增量控制增量的計(jì)算公式如下所示：

△u(k+1)＝k_p(e(k)-e(k-1))+k_ie(k)+k_d(e(k)-2e(k-1)+e(k-2))。

步驟S1056：根據(jù)偏差值、偏差變化率，利用模糊定理計(jì)算得到控制量柔滑因子。

根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的偏差值、當(dāng)前時(shí)刻偏差變化率，利用模糊定理計(jì)算得到當(dāng)前時(shí)刻控制量柔滑因子。

其中，模糊規(guī)則表為：

步驟S1057：根據(jù)離心壓縮機(jī)控制轉(zhuǎn)速增量、控制量柔滑因子及當(dāng)前時(shí)刻控制量，計(jì)算得到離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制量。

根據(jù)下一時(shí)刻的離心壓縮機(jī)控制轉(zhuǎn)速增量、當(dāng)前時(shí)刻的控制量柔滑因子及當(dāng)前時(shí)刻的離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制量，計(jì)算得到下一時(shí)刻離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制量。

下一時(shí)刻離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制量的計(jì)算公式為：

步驟S106：將離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制量傳輸?shù)絊CADA系統(tǒng)，以使所述SCADA系統(tǒng)控制離心壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速。

工作站將計(jì)算得到的離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制量傳輸?shù)絊CADA系統(tǒng)，所述SCADA系統(tǒng)控制接收到離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制量之后，實(shí)時(shí)調(diào)整離心壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而到達(dá)調(diào)整離心壓縮機(jī)出口壓力的目的。

由上述實(shí)施例的描述可見，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種天然氣管道離心壓縮機(jī)出口壓力控制方法，通過工作站獲取實(shí)時(shí)現(xiàn)場數(shù)據(jù)，其中，所述實(shí)時(shí)現(xiàn)場數(shù)據(jù)至少包括多個(gè)時(shí)刻的分輸管道進(jìn)口流量值、分輸管道出口流量值、分輸管道進(jìn)口壓力值、分輸管道出口壓力值、離心壓縮機(jī)進(jìn)口壓力值、離心壓縮機(jī)出口壓力值、離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速值以及離心壓縮機(jī)輸氣流量值；根據(jù)多個(gè)時(shí)刻的分輸管道出口流量值，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法預(yù)測得到分輸流量預(yù)測值；根據(jù)實(shí)時(shí)現(xiàn)場數(shù)據(jù)以及所述分輸流量預(yù)測值，利用自適應(yīng)粒子群算法迭代計(jì)算離心壓縮機(jī)出口壓力最優(yōu)期望值；利用離心壓縮機(jī)的歷史轉(zhuǎn)速值和出口壓力值，離線訓(xùn)練ELM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并得到ELM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的初始輸出權(quán)值；根據(jù)實(shí)時(shí)現(xiàn)場數(shù)據(jù)、初始輸出權(quán)值以及離心壓縮機(jī)出口壓力最優(yōu)期望值，計(jì)算得到離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制量；將離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制量傳輸?shù)絊CADA系統(tǒng)，以使所述SCADA系統(tǒng)控制離心壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速。通過獲取現(xiàn)場數(shù)據(jù)，根據(jù)控制偏差和偏差變化率實(shí)時(shí)地調(diào)整PID參數(shù)，將被控量的超調(diào)量控制在合理范圍，這種動(dòng)態(tài)調(diào)整的方式有效提高了控制精度，而且保證了離心壓縮機(jī)出口壓力控制的穩(wěn)定性；而且，由于利用預(yù)測到的分輸流量值，動(dòng)態(tài)優(yōu)化得到離心壓縮機(jī)出口壓力的最有期望值，減少了輸氣過程中離心壓縮機(jī)的能耗，通過OPC通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)控制算法的在線控制，降低了輸氣管道氣體的波動(dòng)，提高了輸氣管道的安全性。

通過以上的方法實(shí)施例的描述，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到本發(fā)明可借助軟件加必需的通用硬件平臺的方式來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然也可以通過硬件，但很多情況下前者是更佳的實(shí)施方式?；谶@樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品存儲在一個(gè)存儲介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質(zhì)包括：只讀存儲器(ROM)、隨機(jī)存取存儲器(RAM)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。

與本發(fā)明提供的一種天然氣管道離心壓縮機(jī)出口壓力控制方法實(shí)施例相對應(yīng)，本發(fā)明還提供了一種天然氣管道離心壓縮機(jī)出口壓力控制系統(tǒng)。

參見圖4，是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種天然氣管道離心壓縮機(jī)出口壓力控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，該系統(tǒng)包括SCADA系統(tǒng)11和工作站12，其中：

所述SCADA系統(tǒng)11與工作站12通過OPC協(xié)議進(jìn)行信息交互；

所述SCADA系統(tǒng)11包括分布式數(shù)據(jù)采集裝置111，所述分布式數(shù)據(jù)采集裝置用于采集天然氣管道和離心壓縮機(jī)的實(shí)時(shí)現(xiàn)場采樣信號；其中，所述SCADA系統(tǒng)作為OPC客戶端；

所述工作站12作為OPC服務(wù)器，進(jìn)一步，所述工作站12可以包括存儲器121、處理器122和輸出器123；其中所述存儲器121可以為硬盤等存儲器，用于存儲實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫；所述處理器122用于對SCADA系統(tǒng)11發(fā)送的實(shí)時(shí)現(xiàn)場采樣信號，并預(yù)處理得到實(shí)時(shí)現(xiàn)場數(shù)據(jù)，其中，所述實(shí)時(shí)現(xiàn)場數(shù)據(jù)至少包括多個(gè)時(shí)刻的分輸管道進(jìn)口流量值、分輸管道出口流量值、分輸管道進(jìn)口壓力值、分輸管道出口壓力值、離心壓縮機(jī)進(jìn)口壓力值、離心壓縮機(jī)出口壓力值、離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速值以及離心壓縮機(jī)輸氣流量值；根據(jù)多個(gè)時(shí)刻的分輸管道出口流量值，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法預(yù)測得到分輸流量預(yù)測值；根據(jù)實(shí)時(shí)現(xiàn)場數(shù)據(jù)以及所述分輸流量預(yù)測值，利用自適應(yīng)粒子群算法迭代計(jì)算離心壓縮機(jī)出口壓力最優(yōu)期望值；利用離心壓縮機(jī)的歷史轉(zhuǎn)速值和出口壓力值，離線訓(xùn)練ELM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并得到ELM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的初始輸出權(quán)值；根據(jù)實(shí)時(shí)現(xiàn)場數(shù)據(jù)、初始輸出權(quán)值以及離心壓縮機(jī)出口壓力最優(yōu)期望值，計(jì)算得到離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制量；所述輸出器123將離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制量傳輸?shù)絊CADA系統(tǒng)11，具體地，所述輸出器123可以理解為OPC通信模塊等設(shè)備；

所述SCADA系統(tǒng)11還用于接收工作站12發(fā)送的離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制量，調(diào)整控制離心壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速。

由上述實(shí)施例可見，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種天然氣管道離心壓縮機(jī)出口壓力控制系統(tǒng)，包括工作站和SCADA系統(tǒng)；其中，SCADA系統(tǒng)與服務(wù)器通過OPC協(xié)議進(jìn)行信息交互；所述SCADA系統(tǒng)包括分布式數(shù)據(jù)采集裝置，所述分布式數(shù)據(jù)采集裝置用于采集天然氣管道和離心壓縮機(jī)的實(shí)時(shí)現(xiàn)場采樣信號；所述工作站用于接收SCADA系統(tǒng)發(fā)送的實(shí)時(shí)現(xiàn)場采樣信號，并預(yù)處理得到實(shí)時(shí)現(xiàn)場數(shù)據(jù)，其中，所述實(shí)時(shí)現(xiàn)場數(shù)據(jù)至少包括多個(gè)時(shí)刻的分輸管道進(jìn)口流量值、分輸管道出口流量值、分輸管道進(jìn)口壓力值、分輸管道出口壓力值、離心壓縮機(jī)進(jìn)口壓力值、離心壓縮機(jī)出口壓力值、離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速值以及離心壓縮機(jī)輸氣流量值；根據(jù)多個(gè)時(shí)刻的分輸管道出口流量值，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法預(yù)測得到分輸流量預(yù)測值；根據(jù)實(shí)時(shí)現(xiàn)場數(shù)據(jù)以及所述分輸流量預(yù)測值，利用自適應(yīng)粒子群算法迭代計(jì)算離心壓縮機(jī)出口壓力最優(yōu)期望值；利用離心壓縮機(jī)的歷史轉(zhuǎn)速值和出口壓力值，離線訓(xùn)練ELM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并得到ELM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的初始輸出權(quán)值；根據(jù)實(shí)時(shí)現(xiàn)場數(shù)據(jù)、初始輸出權(quán)值以及離心壓縮機(jī)出口壓力最優(yōu)期望值，計(jì)算得到離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制量；將離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制量傳輸?shù)絊CADA系統(tǒng)；所述SCADA系統(tǒng)還用于接收工作站發(fā)送的離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制量，調(diào)整控制離心壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速。通過獲取現(xiàn)場數(shù)據(jù)，根據(jù)控制偏差和偏差變化率實(shí)時(shí)地調(diào)整PID參數(shù)，將被控量的超調(diào)量控制在合理范圍，這種動(dòng)態(tài)調(diào)整的方式有效提高了控制精度，而且保證了離心壓縮機(jī)出口壓力控制的穩(wěn)定性；而且，由于利用預(yù)測到的分輸流量值，動(dòng)態(tài)優(yōu)化得到離心壓縮機(jī)出口壓力的最有期望值，減少了輸氣過程中離心壓縮機(jī)的能耗，通過OPC通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)控制算法的在線控制，降低了輸氣管道氣體的波動(dòng)，提高了輸氣管道的安全性。

為了描述的方便，描述以上裝置時(shí)以功能分為各種單元分別描述。當(dāng)然，在實(shí)施本發(fā)明時(shí)可以把各單元的功能在同一個(gè)或多個(gè)軟件和/或硬件中實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明可以在由計(jì)算機(jī)執(zhí)行的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的一般上下文中描述，例如程序模塊。一般地，程序模塊包括執(zhí)行特定任務(wù)或?qū)崿F(xiàn)特定抽象數(shù)據(jù)類型的例程、程序、對象、組件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等等。也可以在分布式計(jì)算環(huán)境中實(shí)踐本發(fā)明，在這些分布式計(jì)算環(huán)境中，由通過通信網(wǎng)絡(luò)而被連接的遠(yuǎn)程處理設(shè)備來執(zhí)行任務(wù)。在分布式計(jì)算環(huán)境中，程序模塊可以位于包括存儲設(shè)備在內(nèi)的本地和遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)存儲介質(zhì)中。

以上所述僅是本發(fā)明的具體實(shí)施方式，使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解或?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。