本發(fā)明涉及壓力控制，具體涉及基于pid控制的調(diào)壓閥壓力控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在石油工業(yè)中，調(diào)壓閥是一種用于控制管道系統(tǒng)中流體壓力的重要設(shè)備，調(diào)壓閥的主要功能是通過調(diào)節(jié)閥門的開度來調(diào)節(jié)管道中的流體流量，從而控制流體的壓力。在石油開采、輸送和加工過程中，調(diào)節(jié)閥的壓力控制直觀重要，直接影響著系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性和效率。

2、目前，常見的調(diào)壓閥壓力控制方法主要基于pid控制器。pid控制器是一種反饋控制系統(tǒng)，通過不斷的調(diào)整控制量來使被控制量盡可能的接近設(shè)定值。在石油工業(yè)中利用pid控制器對(duì)調(diào)壓閥壓力進(jìn)行控制的過程中，由于調(diào)壓閥在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后可能會(huì)出現(xiàn)漏失問題，導(dǎo)致壓力無法有效的控制，漏失會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)壓力偏離設(shè)定值；調(diào)壓閥的閥門在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后可能會(huì)因?yàn)槲畚锓e聚或潤(rùn)滑不足而出現(xiàn)粘滯現(xiàn)象，使得閥門的響應(yīng)速度變慢，甚至無法靈活調(diào)節(jié)；并且調(diào)壓閥和傳感器的影響速度可能存在一定的延遲，特別是在高壓力或高溫環(huán)境下，會(huì)導(dǎo)致pid控制器無法及時(shí)響應(yīng)壓力變化，造成控制遲滯，無法對(duì)壓力進(jìn)行準(zhǔn)確控制，因此如何對(duì)調(diào)壓閥壓力進(jìn)行準(zhǔn)確控制是個(gè)需要解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有方法無法對(duì)調(diào)壓閥壓力進(jìn)行準(zhǔn)確控制的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于pid控制的調(diào)壓閥壓力控制方法及系統(tǒng)，所采用的技術(shù)方案具體如下：

2、第一方面，本發(fā)明提供了基于pid控制的調(diào)壓閥壓力控制方法，該方法包括以下步驟：

3、獲取調(diào)壓閥壓力調(diào)節(jié)過程中各時(shí)刻的壓力值、溫度值、流體密度和pid控制器的比例增益系數(shù)；其中壓力調(diào)節(jié)過程包括預(yù)設(shè)次數(shù)的歷史壓力調(diào)節(jié)過程和當(dāng)前壓力調(diào)節(jié)過程；

4、分析歷史每次壓力調(diào)節(jié)過程中所有時(shí)刻的壓力值的波動(dòng)特征、各時(shí)刻的壓力值與壓力設(shè)定值之間的差異，獲得歷史每次壓力調(diào)節(jié)過程的壓力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的變化異常度；評(píng)價(jià)變化異常度與比例增益系數(shù)之間的相關(guān)情況，確定調(diào)壓閥所處管道中的壓力響應(yīng)度；

5、結(jié)合當(dāng)前壓力調(diào)節(jié)過程中流體密度與溫度值之間的響應(yīng)情況、壓力偏差值的波動(dòng)情況、流體密度的波動(dòng)情況和壓力值的變化特征，得到調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)過程中的環(huán)境敏感度，所述壓力偏差值是基于壓力值與壓力設(shè)定值的差異確定的；綜合當(dāng)前壓力調(diào)節(jié)過程中的壓力偏差值、所述壓力響應(yīng)度和所述環(huán)境敏感度，確定控制參數(shù)的動(dòng)態(tài)系數(shù)；

6、利用所述動(dòng)態(tài)系數(shù)對(duì)調(diào)壓閥壓力進(jìn)行控制。

7、優(yōu)選的，所述分析歷史每次壓力調(diào)節(jié)過程中所有時(shí)刻的壓力值的波動(dòng)特征、各時(shí)刻的壓力值與壓力設(shè)定值之間的差異，獲得歷史每次壓力調(diào)節(jié)過程的壓力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的變化異常度，包括：

8、根據(jù)參考調(diào)節(jié)過程中每?jī)蓚€(gè)時(shí)刻的壓力值的差異、各時(shí)刻的壓力值與壓力設(shè)定值之間的差異，得到參考調(diào)節(jié)過程的壓力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的變化異常度，所述每?jī)蓚€(gè)時(shí)刻的壓力值的差異和所述各時(shí)刻的壓力值與壓力設(shè)定值之間的差異均與所述變化異常度呈正相關(guān)關(guān)系；

9、所述參考調(diào)節(jié)過程為任意一次歷史壓力調(diào)節(jié)過程。

10、優(yōu)選的，所述評(píng)價(jià)變化異常度與比例增益系數(shù)之間的相關(guān)情況，確定調(diào)壓閥所處管道中的壓力響應(yīng)度，包括：

11、計(jì)算變化異常度序列與比例增益系數(shù)序列之間的相關(guān)性，將所述相關(guān)性確定為調(diào)壓閥所處管道中的壓力響應(yīng)度；

12、所述變化異常度序列由所有歷史壓力調(diào)節(jié)過程的壓力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的變化異常度構(gòu)成，所述比例增益系數(shù)序列由所有歷史壓力調(diào)節(jié)過程pid控制器的比例增益系數(shù)構(gòu)成。

13、優(yōu)選的，所述結(jié)合當(dāng)前壓力調(diào)節(jié)過程中流體密度與溫度值之間的響應(yīng)情況、壓力偏差值的波動(dòng)情況、流體密度的波動(dòng)情況和壓力值的變化特征，得到調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)過程中的環(huán)境敏感度，包括：

14、根據(jù)當(dāng)前壓力調(diào)節(jié)過程中所有時(shí)刻的流體密度與溫度值之間的均方誤差和當(dāng)前壓力調(diào)節(jié)過程中每?jī)蓚€(gè)相鄰時(shí)刻的斜率差異，獲得環(huán)境對(duì)壓力振蕩調(diào)控的貢獻(xiàn)度，所述均方誤差與所述貢獻(xiàn)度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，所述斜率差異與所述貢獻(xiàn)度呈正相關(guān)關(guān)系；流體密度曲線是對(duì)當(dāng)前壓力調(diào)節(jié)過程中所有時(shí)刻的流體密度進(jìn)行曲線擬合獲得的，各時(shí)刻的斜率是基于所述流體密度曲線確定的；

15、根據(jù)當(dāng)前壓力調(diào)節(jié)過程中壓力偏差值的離散程度、流體密度的離散程度和所述貢獻(xiàn)度，得到調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)過程中的環(huán)境敏感度。

16、優(yōu)選的，所述根據(jù)當(dāng)前壓力調(diào)節(jié)過程中壓力偏差值的離散程度、流體密度的離散程度和所述貢獻(xiàn)度，得到調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)過程中的環(huán)境敏感度，包括：

17、將所述壓力偏差值的離散程度與預(yù)設(shè)調(diào)整參數(shù)之和記為第一特征值，將所述流體密度的離散程度與預(yù)設(shè)調(diào)整參數(shù)之和記為第二特征值，所述預(yù)設(shè)調(diào)整參數(shù)大于0；

18、計(jì)算所述第一特征值與所述第二特征值的比值；

19、將所述比值與所述貢獻(xiàn)度的乘積確定為調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)過程中的環(huán)境敏感度。

20、優(yōu)選的，將當(dāng)前壓力調(diào)節(jié)過程中所有時(shí)刻的壓力偏差值的方差作為當(dāng)前壓力調(diào)節(jié)過程中壓力偏差值的離散程度；將當(dāng)前壓力調(diào)節(jié)過程中所有時(shí)刻的流體密度的方差作為當(dāng)前壓力調(diào)節(jié)過程中流體密度的離散程度。

21、優(yōu)選的，所述綜合當(dāng)前壓力調(diào)節(jié)過程中的壓力偏差值、所述壓力響應(yīng)度和所述環(huán)境敏感度，確定控制參數(shù)的動(dòng)態(tài)系數(shù)，包括：

22、根據(jù)當(dāng)前壓力調(diào)節(jié)過程中的壓力偏差值的平均水平、所述環(huán)境敏感度和所述壓力響應(yīng)度，得到控制參數(shù)的動(dòng)態(tài)系數(shù)，所述平均水平和所述環(huán)境敏感度均與所述動(dòng)態(tài)系數(shù)呈正相關(guān)關(guān)系，所述壓力響應(yīng)度與所述動(dòng)態(tài)系數(shù)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

23、優(yōu)選的，所述壓力偏差值的獲取，包括：

24、對(duì)于任一時(shí)刻，將該時(shí)刻的壓力值與壓力設(shè)定值的差值，作為該時(shí)刻的壓力偏差值。

25、優(yōu)選的，所述利用所述動(dòng)態(tài)系數(shù)對(duì)調(diào)壓閥壓力進(jìn)行控制，包括：

26、將所述動(dòng)態(tài)系數(shù)與當(dāng)前pid控制器的比例增益系數(shù)的乘積作為pid控制器的比例增益系數(shù)的調(diào)節(jié)量，對(duì)調(diào)壓閥壓力進(jìn)行控制。

27、第二方面，本發(fā)明提供了一種基于pid控制的調(diào)壓閥壓力控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：

28、數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取調(diào)壓閥壓力調(diào)節(jié)過程中各時(shí)刻的壓力值、溫度值、流體密度和pid控制器的比例增益系數(shù)；其中壓力調(diào)節(jié)過程包括預(yù)設(shè)次數(shù)的歷史壓力調(diào)節(jié)過程和當(dāng)前壓力調(diào)節(jié)過程；

29、壓力響應(yīng)度計(jì)算模塊，用于分析歷史每次壓力調(diào)節(jié)過程中所有時(shí)刻的壓力值的波動(dòng)特征、各時(shí)刻的壓力值與壓力設(shè)定值之間的差異，獲得歷史每次壓力調(diào)節(jié)過程的壓力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的變化異常度；評(píng)價(jià)變化異常度與比例增益系數(shù)之間的相關(guān)情況，確定調(diào)壓閥所處管道中的壓力響應(yīng)度；

30、動(dòng)態(tài)系數(shù)確定模塊，用于結(jié)合當(dāng)前壓力調(diào)節(jié)過程中流體密度與溫度值之間的響應(yīng)情況、壓力偏差值的波動(dòng)情況、流體密度的波動(dòng)情況和壓力值的變化特征，得到調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)過程中的環(huán)境敏感度，所述壓力偏差值是基于壓力值與壓力設(shè)定值的差異確定的；綜合當(dāng)前壓力調(diào)節(jié)過程中的壓力偏差值、所述壓力響應(yīng)度和所述環(huán)境敏感度，確定控制參數(shù)的動(dòng)態(tài)系數(shù)；

31、壓力調(diào)控模塊，用于利用所述動(dòng)態(tài)系數(shù)對(duì)調(diào)壓閥壓力進(jìn)行控制。

32、本發(fā)明至少具有如下有益效果：

33、本發(fā)明首先對(duì)歷史每次壓力調(diào)節(jié)過程中所有時(shí)刻的壓力值的波動(dòng)特征以及各時(shí)刻的壓力值與壓力設(shè)定值之間的差異情況進(jìn)行了分析，獲得了歷史每次壓力調(diào)節(jié)過程的壓力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的變化異常度，壓力值的波動(dòng)程度越大，說明壓力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)越不穩(wěn)定；壓力值與壓力設(shè)定值之間的差異越大，說明壓力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的變化情況可能越異常，即對(duì)應(yīng)的變化異常度越大；在設(shè)備運(yùn)行過程中，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與pid控制器的比例增益系數(shù)存在一定的關(guān)聯(lián)性，因此對(duì)變化異常度與pid控制器的比例增益系數(shù)之間的相關(guān)情況進(jìn)行了評(píng)價(jià)，確定了調(diào)壓閥所處管道中的壓力響應(yīng)度，考慮到調(diào)壓閥壓力控制過程中會(huì)受到相關(guān)環(huán)境因素的影響，為了提高最終調(diào)控的準(zhǔn)確度，結(jié)合當(dāng)前壓力調(diào)節(jié)過程中流體密度與溫度值之間的響應(yīng)情況、壓力值的變化情況、流體密度的變化情況，獲得了調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)過程中的環(huán)境敏感度，進(jìn)而綜合當(dāng)前壓力調(diào)節(jié)過程中的壓力偏差值、壓力響應(yīng)度和環(huán)境敏感度對(duì)調(diào)壓閥壓力進(jìn)行控制，提高了壓力控制結(jié)果的準(zhǔn)確度，保證了控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和響應(yīng)及時(shí)性，通過精確控制壓力實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性、能源的高效利用以及設(shè)備安全性的提升。