CN103115243B - 一种天然气管道分输电动调节阀的控制设备及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天然气管道分输电动调节阀的控制设备及其方法，属于天然气管道分输技术领域。该控制设备包括数据采集装置、数据处理器、控制装置和输出器；数据采集装置用于通过PLC控制站采集的现场数据；数据处理器用于对现场数据进行数据滤波，得到实时数据；控制装置用于根据实时数据和控制参数，得到电动调节阀的控制量；输出器对电动调节阀的控制量限幅或限流后，通过PLC控制站控制电动调节阀的阀位开度。本发明将被控量的超调量控制在合理范围，提高了天然气分输站场电动调节阀压力和流量的稳定性；降低了阀门开度变化率，减少了电动调节阀动作的频率，从而降低了故障率，节省维护成本。

Description

一种天然气管道分输电动调节阀的控制设备及其方法

技术领域

本发明属于天然气管道分输技术领域，特别涉及一种天然气管道分输电动调节阀的控制设备及其方法。

背景技术

在西气东输天然气管道多数分输站中，调压系统通常采用调压撬，由安全截断阀、监控调压阀和工作调压阀三部分组成，压力设定值按梯度设置，其中安全截断阀的最高，工作调压阀的最低。通常采用站控PLC系统的PID程序对电动调节阀进行控制，电动执行机构接收来自PLC系统的信号(如4-20mA)，然后驱动阀门改变开度来控制管道内天然气的流量、压力。在实际天然气分输过程中，对象模型多变，用户用气量波动性较大，具有随机性。面对复杂多变的工况，尤其对于那些与下游门站距离短、管径细的分输站，由于管容小，用气压力波动剧烈，PLC系统的PID控制无法适应现场需要，造成电动调节阀波动频繁，无法实现向下游的平稳供气。

针对上述情况，2009年在西气东输一线个别站场安装了PID多回路控制器MOD30ML，通过PID回路设计和软件编程，实现了电动调节阀的调节控制及调压系统的优化运行。MOD30ML多回路控制器根据采集的电动调节阀的进出口压力信号、电动调节阀的阀位信号和安全截断阀的阀门关断信号，再通过预先编制的应用软件进行PID运算，完成对电动调节阀阀门开度的控制。

但采用多回路控制器对电动调节阀进行控制，也存在一些不足之处：

1、在使用过程中需要进行仪表回路接线修改，增加额外硬件，如信号分配器，以便同时保证PLC系统对电动调节阀的控制功能；

2、不能对PLC系统PID控制的PID参数进行自整定；

3、可移植性不够强，更换一种控制器后，调试不能够直接移植过去使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种天然气管道分输电动调节阀的控制设备及其方法，解决了现有技术中需要多次调整电动调节阀动作的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种天然气管道分输电动调节阀的控制设备，包括数据采集装置、数据处理器、控制装置和输出器；

其中，所述数据采集装置用于通过PLC控制站采集的现场数据；

所述数据处理器用于对所述现场数据进行数据滤波，得到实时数据；

所述控制装置用于根据所述实时数据和控制参数，得到电动调节阀的控制量；

所述输出器根据所述电动调节阀的控制量对所述电动调节阀的控制量限幅或限流后，通过所述PLC控制站控制所述电动调节阀的阀位开度。

进一步地，所述控制装置包括计算调节阀出口压力值单元、计算辨识参数单元、计算阶跃响应系数和系数矩阵单元、计算期望压力轨迹单元、计算开环预测输出单元和计算调节阀阀位开度增量单元；

所述计算调节阀出口压力值单元根据当前时刻内多个所述现场数据的电动调节阀的出口压力采样值，计算得到当前时刻的调节阀出口压力值、上一时刻的调节阀出口压力值和上两时刻的调节阀出口压力值；

所述计算辨识参数单元根据所述上一时刻的调节阀出口压力、所述上两时刻的调节阀出口压力、上一时刻的调节阀阀位开度增量、上两时刻的调节阀阀位开度增量、上三时刻的调节阀阀位开度增量和所述遗忘因子，计算得到当前时刻的辨识参数；

所述计算阶跃响应系数和系数矩阵单元根据所述当前时刻的辨识参数和所述预测步长，计算得到阶跃响应系数和系数矩阵；

所述计算期望压力轨迹单元根据所述当前时刻的调节阀出口压力值、所述调节阀出口参考压力和所述柔化因子，计算得到期望压力轨迹；

所述计算开环预测输出单元根据所述当前时刻调节阀出口压力值、所述上一时刻的调节阀阀位开度增量、所述上两时刻的调节阀阀位开度增量、所述上三时刻的调节阀阀位开度增量、所述预测步长和所述阶跃响应系数，计算得到开环预测输出；

所述计算调节阀阀位开度增量单元根据所述系数矩阵、所述期望压力轨迹和所述开环预测输出，计算得到当前时刻的调节阀阀位开度增量，根据上一时刻电动调节阀的控制量和所述当前时刻的调节阀阀位开度增量，计算得到当前时刻的电动调节阀的控制量。

进一步地，所述控制装置包括计算调节阀出口压力值单元、计算偏差值单元、计算偏差变化率单元、计算积分系数单元、计算比例增益值单元、计算调节阀阀位开度增量单元和计算电动调节阀的控制量单元；

所述计算调节阀出口压力值单元根据一个时刻内多个所述电动调节阀的出口压力采样值，分别计算得到当前时刻的调节阀出口压力值、上一时刻的调节阀出口压力值、上两时刻的调节阀出口压力值和当前时刻的调节阀入口压力值；

所述计算偏差值单元根据所述当前时刻的调节阀出口压力值、所述上一时刻的调节阀出口压力值、所述上两时刻的调节阀出口压力值、所述调节阀出口参考压力，分别计算得到当前时刻的偏差值、上一时刻的偏差值和上两时刻的偏差值；

所述计算偏差变化率单元根据所述当前时刻的偏差值、所述上一时刻的偏差值和所述上两时刻的偏差值，分别得到当前时刻偏差变化率和上一时刻偏差变化率；

所述计算积分系数单元根据所述当前时刻的偏差值、所述动态积分作用上限阈值和所述动态积分作用下限阈值、计算积分系数；

所述计算比例增益值单元根据调节阀入口参考压力、所述当前时刻的调节阀入口压力值和所述初始比例增益值、计算得到调整后的比例增益值；

所述计算调节阀阀位开度增量单元根据所述调整后的比例增益值、所述当前时刻的偏差值、所述上一时刻的偏差值、所述积分时间、所述积分系数、所述微分时间、所述当前时刻偏差变化率和所述上一时刻偏差变化率，计算得到当前时刻的调节阀阀位开度增量，根据所述衰减因子、所述当前时刻的调节阀阀位开度增量和上一时刻的调节阀阀位开度增量，计算得到调整后的当前时刻的调节阀阀位开度增量；

所述计算电动调节阀的控制量单元根据上一时刻电动调节阀的控制量和所述调整后的当前时刻的调节阀阀位开度增量，计算得到所述当前时刻的电动调节阀的控制量。

进一步地，所述控制装置包括计算调节阀出口压力值单元、计算偏差值单元、计算偏差变化率单元、计算调节阀开度值单元、计算比例增益值单元、计算积分时间常数单元、计算时间常数调整因子、调整单元、计算调节阀阀位开度增量和计算电动调节阀的控制量单元；

所述计算调节阀出口压力值单元根据当前时刻内多个电动调节阀的出口压力采样值，计算得到当前时刻的调节阀出口压力值和上一时刻的调节阀出口压力值；

所述计算偏差值单元根据所述当前时刻的调节阀出口压力值、所述上一时刻的调节阀出口压力值和所述调节阀出口参考压力，分别得到当前时刻的偏差值和上一时刻的偏差值；

所述计算偏差变化率单元根据所述当前时刻的偏差值和所述上一时刻的偏差值，计算得到当前时刻偏差变化率；

所述计算调节阀开度值单元根据当前时刻内多个电动调节阀的开度采样值，计算得到当前时刻的调节阀开度值；

所述计算比例增益值单元根据所述当前时刻的调节阀开度值、所述阀位开度拐点、比例增益值的下限值和比例增益值的上限值，计算得到比例增益值；

所述计算积分时间常数单元根据所述当前时刻的偏差值、所述最大允许偏差量、所述积分时间的下限值和所述积分时间的上限值，计算得到积分时间常数；

所述计算时间常数调整因子根据所述当前时刻偏差变化率和所述最大偏差变化率，计算得到时间常数调整因子；

所述调整单元根据所述时间常数调整因子，调整所述比例增益值和所述积分时间常数；

所述计算调节阀阀位开度增量根据所述当前时刻的偏差值、所述上一时刻的偏差值、调整后的比例增益值和调整后的积分时间常数，计算得到当前时刻的调节阀阀位开度增量；

所述计算电动调节阀的控制量单元根据上一时刻电动调节阀的控制量和所述当前时刻的调节阀阀位开度增量，计算得到所述当前时刻的电动调节阀的控制量。

进一步地，所述控制设备还包括显示装置，所述显示装置分别与所述数据采集装置、所述控制装置和所述输出器相连，所述显示装置用于显示所述现场数据、所述实时数据和所述电动调节阀的控制量。

进一步地，所述现场数据包括所述电动调节阀的出口压力采样值和电动调节阀的开度采样值。

一种天然气管道分输电动调节阀的控制方法，包括如下步骤：

通过PLC控制站采集现场数据；

对所述现场数据进行数据滤波，得到实时数据；

根据所述实时数据和控制参数，得到电动调节阀的控制量；

根据所述电动调节阀的控制量对所述电动调节阀的控制量限幅或限流后，通过所述PLC控制站控制所述电动调节阀的阀位开度。

进一步地，所述方法还包括如下步骤：

显示所述现场数据、所述实时数据和所述电动调节阀的控制量。

进一步地，所述进行数据滤波的方法具体包括如下步骤：

将所述现场数据依次进行去噪、去毛刺和滤波，得到所述实时数据。

进一步地，所述控制参数包括调节阀出口参考压力、初始比例增益值、积分时间和微分时间、动态积分作用上限阈值、动态积分作用下限阈值、衰减因子、最大允许偏差量、最大偏差变化率、阀位开度拐点、遗忘因子、柔化因子和预测步长。

进一步地，所述得到电动调节阀的控制量的具体方法，包括如下步骤：

根据当前时刻内多个电动调节阀的出口压力采样值，计算得到当前时刻的调节阀出口压力值、上一时刻的调节阀出口压力值和上两时刻的调节阀出口压力值；

根据所述上一时刻的调节阀出口压力、所述上两时刻的调节阀出口压力、上一时刻的调节阀阀位开度增量、上两时刻的调节阀阀位开度增量、上三时刻的调节阀阀位开度增量和所述遗忘因子，计算得到当前时刻的辨识参数；

根据所述当前时刻的辨识参数和所述预测步长，计算得到阶跃响应系数和系数矩阵；

根据所述当前时刻的调节阀出口压力值、所述调节阀出口参考压力和所述柔化因子，计算得到期望压力轨迹；

根据所述当前时刻调节阀出口压力值、所述上一时刻的调节阀阀位开度增量、所述上两时刻的调节阀阀位开度增量、所述上三时刻的调节阀阀位开度增量、所述预测步长和所述阶跃响应系数，计算得到开环预测输出；

根据所述系数矩阵、所述期望压力轨迹和所述开环预测输出，计算得到当前时刻的调节阀阀位开度增量；

根据上一时刻电动调节阀的控制量和所述当前时刻的调节阀阀位开度增量，计算得到当前时刻的电动调节阀的控制量。

进一步地，所述得到电动调节阀的控制量的具体方法，包括如下步骤：

根据一个时刻内多个所述电动调节阀的出口压力采样值，分别计算得到当前时刻的调节阀出口压力值、上一时刻的调节阀出口压力值、上两时刻的调节阀出口压力值；

根据所述当前时刻的调节阀出口压力值、所述上一时刻的调节阀出口压力值、所述上两时刻的调节阀出口压力值、所述调节阀出口参考压力，分别计算得到当前时刻的偏差值、上一时刻的偏差值和上两时刻的偏差值；

根据所述当前时刻的偏差值、所述上一时刻的偏差值和所述上两时刻的偏差值，分别得到当前时刻偏差变化率和上一时刻偏差变化率；

根据所述当前时刻的偏差值、所述动态积分作用上限阈值和所述动态积分作用下限阈值、计算积分系数；

根据所述调节阀出口参考压力、所述当前时刻的调节阀出口压力值和所述初始比例增益值、计算得到调整后的比例增益值；

根据所述调整后的比例增益值、所述当前时刻的偏差值、所述上一时刻的偏差值、所述积分时间、所述积分系数、所述微分时间、所述当前时刻偏差变化率和所述上一时刻偏差变化率，计算得到当前时刻的调节阀阀位开度增量；

根据所述衰减因子、所述当前时刻的调节阀阀位开度增量和上一时刻的调节阀阀位开度增量，计算得到调整后的当前时刻的调节阀阀位开度增量；

根据上一时刻电动调节阀的控制量和所述调整后的当前时刻的调节阀阀位开度增量，计算得到所述当前时刻的电动调节阀的控制量。

进一步地，所述得到电动调节阀的控制量的具体方法，包括如下步骤：

根据当前时刻内多个电动调节阀的出口压力采样值，计算得到当前时刻的调节阀出口压力值和上一时刻的调节阀出口压力值；

根据所述当前时刻的调节阀出口压力值、所述上一时刻的调节阀出口压力值和所述调节阀出口参考压力，分别得到当前时刻的偏差值和上一时刻的偏差值；

根据所述当前时刻的偏差值和所述上一时刻的偏差值，计算得到当前时刻偏差变化率；

根据当前时刻内多个电动调节阀的开度采样值，计算得到当前时刻的调节阀开度值；

根据所述当前时刻的调节阀开度值、所述阀位开度拐点、比例增益值的下限值和比例增益值的上限值，计算得到比例增益值；

根据所述当前时刻的偏差值、所述最大允许偏差量、所述积分时间的下限值和所述积分时间的上限值，计算得到积分时间常数；

根据所述当前时刻偏差变化率和所述最大偏差变化率，计算得到时间常数调整因子；

根据所述时间常数调整因子，调整所述比例增益值和所述积分时间常数；

根据所述当前时刻的偏差值、所述上一时刻的偏差值、调整后的比例增益值和调整后的积分时间常数，计算得到当前时刻的调节阀阀位开度增量；

根据上一时刻电动调节阀的控制量和所述当前时刻的调节阀阀位开度增量，计算得到所述当前时刻的电动调节阀的控制量。

本发明提供的天然气管道分输电动调节阀的控制设备及其方法，将被控量的超调量控制在合理范围，提高了天然气分输站场电动调节阀压力和流量的稳定性；降低了阀门开度变化率，减少了电动调节阀动作的频率，从而降低其故障率，节省了维护成本。

附图说明

图1为本发明实施例提供的天然气管道分输电动调节阀的控制设备结构示意图；

图2为本发明实施例2提供的得到电动调节阀的控制量的步骤图；

图3为本发明实施例3提供的得到电动调节阀的控制量的步骤图；

图4为本发明实施例4提供的得到电动调节阀的控制量的步骤图。

具体实施方式

实施例1：

参见图1，本发明实施例提供的一种天然气管道分输电动调节阀的控制设备，包括数据采集装置、数据处理器、控制装置和输出器，它们集成为工作站电脑；

其中，数据采集装置，它与PLC控制站通过以太网进行通信，通讯协议为Modbus TCP，用于获得通过PLC控制站采集的现场数据，其中，现场数据包括电动调节阀的出口压力采样值；

数据处理器用于根据滤波方法，对所述现场数据进行数据滤波，得到实时数据；

控制装置用于根据实时数据和设定的控制参数，得到电动调节阀的控制量；

输出器根据电动调节阀的控制量对计算得到的电动调节阀的控制量进行限幅或限流处理，然后将处理后控制量仍然经以太网通信写给PLC控制站，通过PLC控制站控制电动调节阀的阀位开度。

其中，该控制设备还包括显示装置，由显示器、键盘和鼠标组成，人机交互模块分别与数据采集装置、控制装置和输出器相连，人工交互模块用于显示现场数据、实时数据和电动调节阀的控制量。

其中，该控制装置可以包括计算调节阀出口压力值单元、计算辨识参数单元、计算阶跃响应系数和系数矩阵单元、计算期望压力轨迹单元、计算开环预测输出单元和计算调节阀阀位开度增量单元；

计算调节阀出口压力值单元根据当前时刻内多个现场数据的电动调节阀的出口压力采样值，计算得到当前时刻的调节阀出口压力值、上一时刻的调节阀出口压力值和上两时刻的调节阀出口压力值；

计算辨识参数单元根据上一时刻的调节阀出口压力、上两时刻的调节阀出口压力、上一时刻的调节阀阀位开度增量、上两时刻的调节阀阀位开度增量、上三时刻的调节阀阀位开度增量和所述遗忘因子，计算得到当前时刻的辨识参数；

计算阶跃响应系数和系数矩阵单元根据当前时刻的辨识参数和预测步长，计算得到阶跃响应系数和系数矩阵；

计算期望压力轨迹单元根据当前时刻的调节阀出口压力值、调节阀出口参考压力和所述柔化因子，计算得到期望压力轨迹；

计算开环预测输出单元根据当前时刻调节阀出口压力值、上一时刻的调节阀阀位开度增量、上两时刻的调节阀阀位开度增量、上三时刻的调节阀阀位开度增量、预测步长和阶跃响应系数，计算得到开环预测输出；

计算调节阀阀位开度增量单元根据系数矩阵、期望压力轨迹和开环预测输出，计算得到当前时刻的调节阀阀位开度增量，根据上一时刻电动调节阀的控制量和当前时刻的调节阀阀位开度增量，计算得到当前时刻的电动调节阀的控制量。

该控制装置还可以包括计算调节阀出口压力值单元、计算偏差值单元、计算偏差变化率单元、计算积分系数单元、计算比例增益值单元、计算调节阀阀位开度增量单元和计算电动调节阀的控制量单元；

计算调节阀出口压力值单元根据一个时刻内多个电动调节阀的出口压力采样值，分别计算得到当前时刻的调节阀出口压力值、上一时刻的调节阀出口压力值、上两时刻的调节阀出口压力值和当前时刻的调节阀入口压力值；

计算偏差值单元根据当前时刻的调节阀出口压力值、上一时刻的调节阀出口压力值、上两时刻的调节阀出口压力值、调节阀出口参考压力，分别计算得到当前时刻的偏差值、上一时刻的偏差值和上两时刻的偏差值；

计算偏差变化率单元根据当前时刻的偏差值、上一时刻的偏差值和上两时刻的偏差值，分别得到当前时刻偏差变化率和上一时刻偏差变化率；

计算积分系数单元根据当前时刻的偏差值、动态积分作用上限阈值和动态积分作用下限阈值、计算积分系数；

计算比例增益值单元根据调节阀入口参考压力、当前时刻的调节阀入口压力值和初始比例增益值、计算得到调整后的比例增益值；

计算调节阀阀位开度增量单元根据调整后的比例增益值、当前时刻的偏差值、上一时刻的偏差值、积分时间、积分系数、微分时间、当前时刻偏差变化率和上一时刻偏差变化率，计算得到当前时刻的调节阀阀位开度增量，根据衰减因子、当前时刻的调节阀阀位开度增量和上一时刻的调节阀阀位开度增量，计算得到调整后的当前时刻的调节阀阀位开度增量；

计算电动调节阀的控制量单元根据上一时刻电动调节阀的控制量和调整后的当前时刻的调节阀阀位开度增量，计算得到当前时刻的电动调节阀的控制量。

另外，该控制装置包括计算调节阀出口压力值单元、计算偏差值单元、计算偏差变化率单元、计算调节阀开度值单元、计算比例增益值单元、计算积分时间常数单元、计算时间常数调整因子、调整单元、计算调节阀阀位开度增量和计算电动调节阀的控制量单元；

计算调节阀出口压力值单元根据当前时刻内多个电动调节阀的出口压力采样值，计算得到当前时刻的调节阀出口压力值和上一时刻的调节阀出口压力值；

计算偏差值单元根据当前时刻的调节阀出口压力值、上一时刻的调节阀出口压力值和调节阀出口参考压力，分别得到当前时刻的偏差值和上一时刻的偏差值；

计算偏差变化率单元根据当前时刻的偏差值和上一时刻的偏差值，计算得到当前时刻偏差变化率；

计算调节阀开度值单元根据当前时刻内多个电动调节阀的开度采样值，计算得到当前时刻的调节阀开度值；

计算比例增益值单元根据当前时刻的调节阀开度值、阀位开度拐点、比例增益值的下限值和比例增益值的上限值，计算得到比例增益值；

计算积分时间常数单元根据当前时刻的偏差值、最大允许偏差量、所述积分时间的下限值和积分时间的上限值，计算得到积分时间常数；

计算时间常数调整因子根据当前时刻偏差变化率和最大偏差变化率，计算得到时间常数调整因子；

调整单元根据时间常数调整因子，调整比例增益值和积分时间常数；

计算调节阀阀位开度增量根据当前时刻的偏差值、上一时刻的偏差值、调整后的比例增益值和调整后的积分时间常数，计算得到当前时刻的调节阀阀位开度增量；

计算电动调节阀的控制量单元根据上一时刻电动调节阀的控制量和当前时刻的调节阀阀位开度增量，计算得到当前时刻的电动调节阀的控制量。

实施例2：

参见图2，一种天然气管道分输电动调节阀的方法，包括如下步骤：

步骤201：通过PLC控制站采集的现场数据,其中，现场数据包括电动调节阀的出口压力采样值；

步骤202：对现场数据进行数据滤波，得到实时数据，对采集的压力和阀位反馈模拟量存储在内存中，按以下公式计算：

$x=(\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i-x_{\max }-x_{\min })/(N-2)$

其中：N为存储的数据长度，默认N＝10，x_max、x_min为最大、最小值，滤波数据为剔除最大最小值后的平均值。

步骤203：根据实时数据和设定的控制参数，得到电动调节阀的控制量，具体方法如下：

步骤2031：控制类型设定为广义预测控制，设定调节阀出口参考压力、遗忘因子、柔化因子、预测步长、控制加权矩阵；

在本发明实施例中，调节阀出口参考压力ys为5MPa，遗忘因子λ为0.98，柔化因子α为0.8，预测步长p＝6、M＝1，控制加权矩阵Γ＝0.0002*E_M×M＝0.0002*E_1×1＝0.0002(E_M×M为M阶单位矩阵)；

步骤2032：根据一个时刻内多个电动调节阀的出口压力采样值，分别计算得到当前时刻的调节阀出口压力值、上一时刻的调节阀出口压力值、上两时刻的调节阀出口压力值；

假设当前N＝5，到当前时刻为止的连续5次调节阀出口压力采样值分别为4.94、4.93、4.96、4.95和4.97Mpa，则有当前时刻的调节阀出口压力值＝(4.94+4.93+4.96+4.95+4.97-4.97-4.93)/(5-2)＝4.95Mpa；

根据上一时刻的调节阀出口压力、上两时刻的调节阀出口压力、上一时刻的调节阀阀位开度增量、上两时刻的调节阀阀位开度增量、上三时刻的调节阀阀位开度增量、上一时刻的P矩阵值、上一时刻的辨识参数，以及遗忘因子，计算得到当前时刻的辨识参数；

已知上一时刻的调节阀出口压力值y(k-1),上两时刻的调节阀出口压力值y(k-2),上一时刻的调节阀阀位开度增量为Δu(k-1)、上两时刻的调节阀阀位开度增量Δu(k-2)、上三时刻的调节阀阀位开度增量Δu(k-3)，上一时刻的P矩阵为P(k-1),上一时刻的辨识参数为θ(k-1)，遗忘因子λ为0.98，按如下公式计算得到当前时刻的辨识参数θ(k)：

θ(k)＝θ(k-1)+K(k)[y(k)-h(k)θ(k-1)]

其中，h(k)＝[-y(k-1),-y(k-2),Δu(k-1),Δu(k-2),Δu(k-3)]'

      K(k)＝P(k-1)h(k)[h(k)'P(k-1)h(k)+λ]^-1

      P(k)＝[I-K(k)h(k)']P(k-1)/λ

由于实际计算涉及到很多数据，故省略具体过程，假设本步计算得到的当前时刻的辨识参数θ(k)＝[-0.9024,-0.0838,0.0039,0.0010,-0.0009]'；

由于辨识模型为A(z^-1)y(k)＝z^-dB(z^-1)u(k)，其中A(z^-1)＝1+a₁z^-1+a₂z^-2，B(z^-1)＝b₀+b₁z^-1+b₂z^-2，预辨识参数θ(k)＝[a₁,a₂,b₀,b₁,b₂]'，根据当前时刻的辨识参数θ(k)＝[-0.9024,-0.0838,0.0039,0.0010,-0.0009]'，有当前时刻的a₁＝-0.9024,a₂＝-0.0838,b₀＝0.0039,b₁＝0.0010,b₂＝-0.0009。

注：预辨识参数初始值θ₀＝[0,0,0,0,0]'；辨识中P矩阵初始值P₀＝10⁵×E_5×5(E_5×5为5阶单位矩阵)；遗忘因子λ一般大于0.95小于1，默认为0.98；

步骤2033：根据当前时刻的辨识参数θ(k)、预测步长p和M，对辨识模型输入单位阶跃输入，计算辨识模型的输出，得到阶跃响应系数，计算方法如下：

辨识模型的输出公式为 $y\left(k\right)=\underset{i=1}{\overset{2}{\mathrm{\Σ}}}-a_{i}y(k-i)+\underset{i=0}{\overset{2}{\mathrm{\Σ}}}{b}_i\mathrm{\Δu}(k-i),$ 需要计算得到的系统阶跃响应系数分别为g₁,g₂…g_p；

本实施例中步长p＝6，需要计算得到的系统阶跃响应系数分别为g₁、g₂、…、g₆。初始时设定y(k-1)＝y(k-2)＝0，Δu(k-1)＝Δu(k-2)＝0，Δu(k)＝Δu(k+1)＝…＝Δu(k+5)＝1，则有:

g₁＝y(k)＝-a₁y(k-1)-a₂y(k-2)+b₀Δu(k)+b₁Δu(k-1)+b₂Δu(k-2)

＝-(-0.9024)×0-(-0.0838)×0+0.0039×1+0.0010×0+(-0.0009)×0

＝0.0039

g₂＝y(k+1)＝-a₁y(k)-a₂y(k-1)+b₀Δu(k+1)+b₁Δu(k)+b₂Δu(k-1)

＝-(-0.9024)×0.0039-(-0.0838)×0+0.0039×1+0.0010×1+(-0.0009)×0

＝0.0084

依次类推得到g₃＝0.0119，g₄＝0.0155，g₅＝0.0190，g₆＝0.0244；

本实施例中预测步长p＝6，M＝1，根据隐式广义预测控制与动态矩阵控制的等价性，可得系数矩阵G如下：

$G=\left[\begin{array}{cccc}{g}_1& 0& ...& 0\\ g_2& g_1& ...& 0\\ .& .& & .\\ .& .& ...& .\\ .& .& & .\\ g_p& g_{p-1}& ...& g_{p-M+1}\end{array}\right]={\left[\mathrm{0.0039,0.0084,0.0119,0.0155,0.0190,0.0244}\right]}^{\′}$

步骤2034：根据当前时刻的调节阀出口压力值、调节阀出口参考压力、柔化因子，计算得到期望压力轨迹Yr；

假设当前时刻调节阀出口压力值y(k)＝4.95MPa，调节阀出口参考压力y_s＝5MPa，柔化因子α＝0.8，根据如下公式：

y_r(k+i)＝αⁱy(k)+(1-αⁱ)ys＝0.8ⁱ×4.95+(1-0.8ⁱ)×5

分别对i＝1,2,3,4,5,6时进行计算得到：

Y_r＝[4.9600,4.9680,4.9744,4.9795,4.9836,4.9869]'

步骤2035：根据当前时刻调节阀出口压力值、前k至k-5时刻的调节阀阀位开度增量(此处的k时刻并非当前时刻，而是当前时刻的上一时刻)、预测步长、系统阶跃响应系数，计算得到开环预测输出Ym；

本实施例中假设当前时刻调节阀出口压力值y(k)＝4.95Mpa，前k时刻至k-5时刻的调节阀阀位开度增量Δu(k)至Δu(k-5)分别为2、0、0、2.1、2.2、2.5，步长p＝6，系统阶跃响应系数g₁＝0.0039，g₂＝0.0084，g₃＝0.0119，g₄＝0.0155，g₅＝0.0190，g₆＝0.0244，按如下公式进行计算：

$y_m(k+j)=\underset{i=j+1}{\overset{P}{\mathrm{\Σ}}}{g}_i\mathrm{\Δu}(k+j-i+1)+g_P\underset{i=k-P+1}{\overset{k+j-P}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δu}\left(i\right)+y_{k0}$

其中， $y_{k0}=y\left(k\right)-\underset{i=1}{\overset{P}{\mathrm{\Σ}}}{g}_i\mathrm{\Δu}(k-i+1)$

则有：

y_k0＝4.95-[0.0039,0.0084,0.0119,0.0155,0.0190,0.0224]'*[2,0,0,2.1,2.2,2.5]＝4.8120

Y_m＝[4.9739,4.9882,4.9953,5.0023,5.0023,5.0091]'

步骤2036：根据系数矩阵G、期望压力轨迹Y_r、开环预测输出Y_m和控制加权矩阵Γ，计算得到当前时刻的调节阀阀位开度增量；

把前面计算得到G、Y_r、Y_m和Γ代入以下广义预测控制律公式：

ΔU＝(G^TG+Γ)^-1G^T(Y_r-Y_m)

计算得到ΔU(k)＝-1.1825％

步骤2037：根据上一时刻电动调节阀的控制量和当前时刻的调节阀阀位开度增量，计算得到当前时刻的电动调节阀的控制量；

假设上一时刻调节阀的控制量U(k-1)为34％，则有：

U(k)＝U(k-1)+ΔU(k)＝34-1.1825＝32.8175％

步骤204：将计算得到的电动调节阀的控制量U(k)进行限幅和限流，通过PLC控制站输出控制电动调节阀的阀位开度。

步骤205：显示现场数据的电动调节阀的出口压力采样值、实时数据和电动调节阀的控制量。

实施例3：

参见图3，一种天然气管道分输电动调节阀的方法，包括如下步骤：

步骤301：通过PLC控制站采集的现场数据,其中，现场数据包括电动调节阀的出口压力采样值；

步骤302：对现场数据进行数据滤波，得到实时数据，将采集的电动调节阀的出口压力采样值和电动调节阀的开度采样值存储在内存中，按以下公式(1)计算，剔除去最大值异常数据和最小值异常数据：

$x=(\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i-x_{\max }-x_{\min })/(N-2)$

其中：N为存储的数据长度，默认N＝10，x_max、x_min为最大、最小值，滤波数据为剔除最大最小值后的平均值。

步骤303：根据实时数据和设定的控制参数，得到电动调节阀的控制量；

步骤3031：控制类型设定为增强PID控制，设定调节阀出口参考压力、初始比例增益值、积分时间和微分时间、动态积分作用上限阈值、动态积分作用下限阈值和衰减因子；在本发明实施例中，调节阀出口参考压力y_s为5MPa；初始比例增益值K_p为60，无量纲；积分时间T_I为30秒；微分时间TD为0秒；动态积分作用上限阈值B为0.07MPa，动态积分作用下限阈值A为0.03MPa，衰减因子a为0.8；

步骤3032：根据一个时刻内多个电动调节阀的出口压力采样值，分别计算得到当前时刻的调节阀出口压力值、上一时刻的调节阀出口压力值、上两时刻的调节阀出口压力值和当前时刻的调节阀入口压力值；

假设当前N＝5，到当前时刻为止的连续5次调节阀出口压力采样值分别为4.94、4.93、4.96、4.95和4.97Mpa，则有当前时刻的调节阀出口压力值＝(4.94+4.93+4.96+4.95+4.97-4.97-4.93)/(5-2)＝4.95Mpa；

步骤3033：根据当前时刻的调节阀出口压力值、上一时刻的调节阀出口压力值、上两时刻的调节阀出口压力值、调节阀出口参考压力，分别得到当前时刻的偏差值、上一时刻的偏差值和上两时刻的偏差值；

假设当前时刻调节阀出口压力值y(k)＝4.95MPa，上一时刻的调节阀出口压力值y(k-1)＝4.93MPa，上两时刻的调节阀出口压力值y(k-2)＝4.92MPa，调节阀出口参考压力ys＝5Mpa，则有：

e(k)＝ys-y(k)＝5MPa-4.95MPa＝0.05MPa，

e(k-1)＝ys-y(k-1)＝5MPa-4.93MPa＝0.07MPa，

e(k-2)＝ys-y(k-2)＝5MPa-4.92MPa＝0.08MPa。

步骤3034：根据当前时刻的偏差值、上一时刻的偏差值和上两时刻的偏差值，分别得到当前时刻偏差变化率de(k)和上一时刻偏差变化率de(k-1)；

由于微分先行逻辑数＝0，即不使用微分先行，因此de(k)＝e(k)-e(k-1)＝-0.02MPa，de(k-1)＝e(k-1)-e(k-2)＝-0.01MPa。

注：假如微分先行逻辑数＝1，则de(k)＝y(k)-y(k-1)＝0.02MPa，de(k-1)＝y(k-1)-y(k-2)＝0.01MPa；

步骤3035：根据当前时刻的偏差值、动态积分作用上限阈值和动态积分作用下限阈值，计算积分系数JFXS；

由于动态积分逻辑数＝1，即使用动态积分，执行以下计算：

因为e(k)＝0.05MPa，A＝0.03MPa，B＝0.07MPa，即A<e(k)<B，所以JFXS＝(B-|e(k)|)/(B-A)＝(0.07-0.05)/(0.07-0.03)＝0.5。

步骤3036：根据设定的调节阀入口参考压力、当前时刻的调节阀入口压力值和所设定的初始比例增益值，计算得到调整后的比例增益值Kp’，假设调节阀入口参考压力设定为Ysin＝5.5Mpa，当前调节阀入口压力Yin(k)＝5.3Mpa，有

Kp’＝(Ysin/Yin(k))×Kp＝(5.5/5.3)×60＝62.26

步骤3037：根据调整后的比例增益值、当前时刻的偏差值、上一时刻的偏差值、积分时间、积分系数、微分时间、当前时刻偏差变化率和上一时刻偏差变化率，计算得到当前时刻的调节阀阀位开度增量detaU(k)；detaU(k)＝Kp’×(e(k)-e(k-1))+JFXS×Kp’×e(k)/TI+Kp’×TD×(de(k)-de(k-1))＝62.26×(0.05-0.07)+0.5×62.26×0.05/30+62.26×0×(-0.02+0.01)＝-1.2452+0.0519+0＝-1.1933。

步骤3038：根据衰减因子、上一时刻调节阀阀位开度增量和当前时刻调节阀阀位开度增量，计算得到调整后的调节阀阀位开度增量；

假设上一时刻调节阀阀位开度增量detaU(k-1)＝2，由于不完全微分逻辑数＝1，即使用不完全微分，执行以下计算：

detaU(k)＝a×detaU(k)+(1-a)×detaU(k-1)＝0.8×(-1.1933)+(1-0.8)×2＝-1.3546

注：如果不完全微分逻辑数＝0，则不使用不完全微分，即不需要对当前时刻调节阀阀位开度增量进行上述调整；

步骤3039：根据上一时刻电动调节阀的控制量和调整后的当前时刻的调节阀阀位开度增量，计算得到当前时刻的电动调节阀的控制量；

假设上一时刻调节阀的控制量U(k-1)为34％，则有：

U(k)＝U(k-1)+detaU(k)＝34-0.6117＝33.3883％

步骤304：将计算得到的当前时刻电动调节阀的控制量U(k)限幅或限流后，通过PLC控制站输出控制电动调节阀的阀位开度。

步骤305：显示现场数据、实时数据和电动调节阀的控制量。

实施例4：

参见图4，一种天然气管道分输电动调节阀的方法，包括如下步骤：

步骤401：通过PLC控制站采集的现场数据,其中，现场数据包括电动调节阀的开度采样值；

步骤402：对现场数据进行数据滤波，得到实时数据，将采集的电动调节阀的出口压力采样值和电动调节阀的开度采样值存储在内存中，按以下公式(1)计算，剔除去最大值异常数据和最小值异常数据：

$x=(\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{x}_i-x_{\max }-x_{\min })/(N-2)$

其中：N为存储的数据长度，默认N＝10，x_max、x_min为最大、最小值，滤波数据为剔除最大最小值后的平均值。

步骤403：根据实时数据和设定的控制参数，得到电动调节阀的控制量；

步骤4031：控制类型设定为动态PID控制，设定调节阀出口参考压力、比例增益值的下限值和上限值、积分时间的下限值和上限值、微分时间、最大允许偏差、最大偏差变化率、阀位开度拐点；在本发明实施例中，调节阀出口参考压力y_s为5MPa；比例增益下限值K_p1为60，比例增益上限值K_p2为80，无量纲；积分时间下限值T_I1为15秒，积分时间上限值T_I2为30秒；微分时间T_D为0秒；最大允许偏差Max_E＝0.2MPa；最大偏差变化率De_Max＝0.05MPa；阀位开度的拐点A＝25％；

步骤4032：根据一个时刻内多个电动调节阀的出口压力采样值，分别计算得到当前时刻的调节阀出口压力值、上一时刻的调节阀出口压力值；

假设当前N＝5，到当前时刻为止的连续5次调节阀出口压力采样值分别为4.94、4.93、4.96、4.95和4.97Mpa，则有当前时刻的调节阀出口压力值＝(4.94+4.93+4.96+4.95+4.97-4.97-4.93)/(5-2)＝4.95Mpa；

步骤4033：偏差计算：根据当前时刻的调节阀出口压力值、上一时刻的调节阀出口压力值、调节阀出口参考压力，分别得到当前时刻的偏差值e(k)和上一时刻的偏差值e(k-1)；

假设当前时刻调节阀出口压力值y(k)＝4.95MPa，上一时刻调节阀出口压力值y(k-1)＝4.93MPa，调节阀出口参考压力y_s＝5Mpa，则有：

e(k)＝y_s-y(k)＝5MPa-4.95MPa＝0.05MPa，

e(k-1)＝y_s-y(k-1)＝5MPa-4.93MPa＝0.07MPa；

步骤4034：偏差变化率计算：根据当前时刻的偏差值和上一时刻的偏差值，计算得到当前时刻偏差变化率de(k)；

de(k)＝e(k)-e(k-1)＝-0.02MPa；

步骤4035：根据当前时刻内多个所述电动调节阀的开度采样值，计算得到当前时刻的调节阀开度值；

假设到当前时刻为止的连续5次调节阀开度采样值分别为35.23％、35.85％、34.41％、33.56％和33.97％，则有当前时刻的调节阀开度值＝(35.23+35.85+34.41+33.56+33.97-35.85-33.56)/(5-2)＝34.54％

步骤4036：比例增益计算：根据当前时刻的调节阀开度值、阀位开度拐点、比例增益下限值和比例增益上限值，计算得到比例增益值；

由于当前时刻的调节阀开度值＝34.54>A+5＝25+5＝30，故Kp＝Kp1＝60。

注：如果当前时刻的调节阀开度值<A-5＝25-5＝20，则Kp＝Kp2＝80；如果A-5≤开度值≤A+5，则Kp＝(A+5-开度值)/10×(Kp2-Kp1)+Kp1)。

步骤4037：积分时间常数计算：根据当前时刻的偏差值、最大允许偏差量、积分时间的下限值和积分时间的上限值，计算得到积分时间常数T_I；

T_I＝(e(k)/Max_E)^2×(TI2-TI1)+TI1＝(0.05/0.2)^2×(30-15)+15＝15.9375；

步骤4038：时间常数调整因子计算：根据当前时刻偏差变化率和最大偏差变化率，计算得到时间常数调整因子；

由于de(k)＝-0.02<0，则x_s＝-(-de(k)/De_Max)^0.5＝-(0.02/0.05)^0.5＝-0.632

注：如果de(k)>0，则x_s＝(de(k)/De_Max)^0.5)

步骤4039：根据时间常数调整因子，调整比例增益值和积分时间常数；

由于-1≤x_s＝-0.632≤1，故不需要对K_p和T_I作修改。

注：如果x_s>1，则Kp＝Kp×x_s，T_I＝T_I/x_s；如果x_s<-1，则Kp＝-Kp/x_s，T_I＝-T_I×x_s；

步骤4040：根据当前时刻的偏差值、上一时刻的偏差值、调整后的比例增益值和积分时间常数，计算得到当前时刻的调节阀阀位开度增量detaU(k)；

detaU(k)＝Kp×(e(k)-e(k-1))+Kp×e(k)/T_I

        ＝60×(0.05-0.07)+60×0.05/15.9375

        ＝-1.2+0.1882＝-1.0118％；

步骤4041：根据上一时刻电动调节阀的控制量和当前时刻的调节阀阀位开度增量，计算得到当前时刻的电动调节阀的控制量U(k)；

假设上一时刻调节阀的控制量U(k-1)为34％，则有：

U(k)＝U(k-1)+detaU(k)＝34-1.0118＝32.9882％

步骤404：将计算得到的当前时刻电动调节阀的控制量U(k)限幅或者限流后，通过PLC控制站输出控制电动调节阀的阀位开度。

步骤405：显示现场数据、实时数据和电动调节阀的控制量。

本发明实施例实现分输站场的平稳运行，保证控制参数稳定，避免压力或流量大幅度变化，降低调节阀动作频率，达到以下技术指标：

(1)被控量的超调量(瞬态过程中输出响应的最大值超过稳态值的百分数)<5％；

(2)降低阀门开度变化率10％以上；

(3)PID参数根据工况变化实现实时自整定；

(4)本控制设备可以通过计算机与原站控PLC系统相结合，无需对任何仪表回路接线进行修改。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种天然气管道分输电动调节阀的控制设备，其特征在于，包括数据采集装置、数据处理器、控制装置和输出器；

其中，所述数据采集装置用于通过PLC控制站采集的现场数据；

所述数据处理器用于对所述现场数据进行数据滤波，得到实时数据；

所述控制装置用于根据所述实时数据和控制参数，得到电动调节阀的控制量；

所述输出器根据所述电动调节阀的控制量对所述电动调节阀的控制量限幅或限流后，通过所述PLC控制站控制电动调节阀的阀位开度；所述控制装置包括计算调节阀出口压力值单元、计算辨识参数单元、计算阶跃响应系数和系数矩阵单元、计算期望压力轨迹单元、计算开环预测输出单元和计算调节阀阀位开度增量单元；

所述计算调节阀出口压力值单元根据当前时刻内多个所述现场数据的电动调节阀的出口压力采样值，计算得到当前时刻的调节阀出口压力值、上一时刻的调节阀出口压力值和上两时刻的调节阀出口压力值；

所述计算辨识参数单元根据所述上一时刻的调节阀出口压力值、所述上两时刻的调节阀出口压力值、上一时刻的调节阀阀位开度增量、上两时刻的调节阀阀位开度增量、上三时刻的调节阀阀位开度增量和遗忘因子，计算得到当前时刻的辨识参数；

所述计算阶跃响应系数和系数矩阵单元根据所述当前时刻的辨识参数和预测步长，计算得到阶跃响应系数和系数矩阵；

所述计算期望压力轨迹单元根据所述当前时刻的调节阀出口压力值、调节阀出口参考压力和柔化因子，计算得到期望压力轨迹；

所述计算开环预测输出单元根据所述当前时刻调节阀出口压力值、所述上一时刻的调节阀阀位开度增量、所述上两时刻的调节阀阀位开度增量、所述上三时刻的调节阀阀位开度增量、所述预测步长和所述阶跃响应系数，计算得到开环预测输出；

所述计算调节阀阀位开度增量单元根据所述系数矩阵、所述期望压力轨迹和所述开环预测输出，计算得到当前时刻的调节阀阀位开度增量，根据上一时刻电动调节阀的控制量和所述当前时刻的调节阀阀位开度增量，计算得到当前时刻的电动调节阀的控制量。

2.根据权利要求1所述的控制设备，其特征在于，所述控制装置包括计算调节阀出口压力值单元、计算偏差值单元、计算偏差变化率单元、计算积分系数单元、计算比例增益值单元、计算调节阀阀位开度增量单元和计算电动调节阀的控制量单元；

所述计算调节阀出口压力值单元根据一个时刻内多个电动调节阀的出口压力采样值，分别计算得到当前时刻的调节阀出口压力值、上一时刻的调节阀出口压力值、上两时刻的调节阀出口压力值和当前时刻的调节阀入口压力值；

所述计算偏差值单元根据所述当前时刻的调节阀出口压力值、所述上一时刻的调节阀出口压力值、所述上两时刻的调节阀出口压力值、调节阀出口参考压力，分别计算得到当前时刻的偏差值、上一时刻的偏差值和上两时刻的偏差值；

所述计算偏差变化率单元根据所述当前时刻的偏差值、所述上一时刻的偏差值和所述上两时刻的偏差值，分别得到当前时刻偏差变化率和上一时刻偏差变化率；

所述计算积分系数单元根据所述当前时刻的偏差值、动态积分作用上限阈值和动态积分作用下限阈值、计算积分系数；

所述计算比例增益值单元根据调节阀入口参考压力、所述当前时刻的调节阀入口压力值和初始比例增益值、计算得到调整后的比例增益值；

所述计算调节阀阀位开度增量单元根据所述调整后的比例增益值、所述当前时刻的偏差值、所述上一时刻的偏差值、积分时间、积分系数、微分时间、所述当前时刻偏差变化率和所述上一时刻偏差变化率，计算得到当前时刻的调节阀阀位开度增量，根据衰减因子、所述当前时刻的调节阀阀位开度增量和上一时刻的调节阀阀位开度增量，计算得到调整后的当前时刻的调节阀阀位开度增量；

所述计算电动调节阀的控制量单元根据上一时刻电动调节阀的控制量和所述调整后的当前时刻的调节阀阀位开度增量，计算得到当前时刻的电动调节阀的控制量。

3.根据权利要求1所述的控制设备，其特征在于，所述控制装置包括计算调节阀出口压力值单元、计算偏差值单元、计算偏差变化率单元、计算调节阀开度值单元、计算比例增益值单元、计算积分时间常数单元、计算时间常数调整因子、调整单元、计算调节阀阀位开度增量和计算电动调节阀的控制量单元；

所述计算调节阀出口压力值单元根据当前时刻内多个电动调节阀的出口压力采样值，计算得到当前时刻的调节阀出口压力值和上一时刻的调节阀出口压力值；

所述计算偏差值单元根据所述当前时刻的调节阀出口压力值、所述上一时刻的调节阀出口压力值和调节阀出口参考压力，分别得到当前时刻的偏差值和上一时刻的偏差值；

所述计算偏差变化率单元根据所述当前时刻的偏差值和所述上一时刻的偏差值，计算得到当前时刻偏差变化率；

所述计算调节阀开度值单元根据当前时刻内多个电动调节阀的开度采样值，计算得到当前时刻的调节阀开度值；

所述计算比例增益值单元根据所述当前时刻的调节阀开度值、阀位开度拐点、比例增益值的下限值和比例增益值的上限值，计算得到比例增益值；

所述计算积分时间常数单元根据所述当前时刻的偏差值、最大允许偏差量、积分时间的下限值和积分时间的上限值，计算得到积分时间常数；

所述计算时间常数调整因子根据所述当前时刻偏差变化率和最大偏差变化率，计算得到时间常数调整因子；

所述调整单元根据所述时间常数调整因子，调整所述比例增益值和所述积分时间常数；

所述计算调节阀阀位开度增量根据所述当前时刻的偏差值、所述上一时刻的偏差值、调整后的比例增益值和调整后的积分时间常数，计算得到当前时刻的调节阀阀位开度增量；

所述计算电动调节阀的控制量单元根据上一时刻电动调节阀的控制量和所述当前时刻的调节阀阀位开度增量，计算得到当前时刻的电动调节阀的控制量。

4.一种天然气管道分输电动调节阀的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

通过PLC控制站采集现场数据；

对所述现场数据进行数据滤波，得到实时数据；

根据所述实时数据和控制参数，得到电动调节阀的控制量；

根据所述电动调节阀的控制量对所述电动调节阀的控制量限幅或限流后，通过所述PLC控制站控制电动调节阀的阀位开度；

所述控制参数包括调节阀出口参考压力、初始比例增益值、积分时间和微分时间、动态积分作用上限阈值、动态积分作用下限阈值、衰减因子、最大允许偏差量、最大偏差变化率、阀位开度拐点、遗忘因子、柔化因子和预测步长。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述进行数据滤波的方法具体包括如下步骤：

将所述现场数据依次进行去噪、去毛刺和滤波，得到所述实时数据。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述得到电动调节阀的控制量的具体方法，包括如下步骤：

根据当前时刻内多个所述现场数据的电动调节阀的出口压力采样值，计算得到当前时刻的调节阀出口压力值、上一时刻的调节阀出口压力值和上两时刻的调节阀出口压力值；

根据所述上一时刻的调节阀出口压力值、所述上两时刻的调节阀出口压力值、上一时刻的调节阀阀位开度增量、上两时刻的调节阀阀位开度增量、上三时刻的调节阀阀位开度增量和所述遗忘因子，计算得到当前时刻的辨识参数；

根据所述当前时刻的辨识参数和所述预测步长，计算得到阶跃响应系数和系数矩阵；

根据所述当前时刻的调节阀出口压力值、所述调节阀出口参考压力和所述柔化因子，计算得到期望压力轨迹；

根据所述当前时刻调节阀出口压力值、所述上一时刻的调节阀阀位开度增量、所述上两时刻的调节阀阀位开度增量、所述上三时刻的调节阀阀位开度增量、所述预测步长和所述阶跃响应系数，计算得到开环预测输出；

根据所述系数矩阵、所述期望压力轨迹和所述开环预测输出，计算得到当前时刻的调节阀阀位开度增量；

根据上一时刻电动调节阀的控制量和所述当前时刻的调节阀阀位开度增量，计算得到当前时刻的电动调节阀的控制量。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述得到电动调节阀的控制量的具体方法，包括如下步骤：

根据一个时刻内多个电动调节阀的出口压力采样值，分别计算得到当前时刻的调节阀出口压力值、上一时刻的调节阀出口压力值、上两时刻的调节阀出口压力值和当前时刻的调节阀入口压力值；

根据所述当前时刻的调节阀出口压力值、所述上一时刻的调节阀出口压力值、所述上两时刻的调节阀出口压力值、所述调节阀出口参考压力，分别计算得到当前时刻的偏差值、上一时刻的偏差值和上两时刻的偏差值；

根据所述当前时刻的偏差值、所述上一时刻的偏差值和所述上两时刻的偏差值，分别得到当前时刻偏差变化率和上一时刻偏差变化率；

根据所述当前时刻的偏差值、所述动态积分作用上限阈值和所述动态积分作用下限阈值、计算积分系数；

根据调节阀入口参考压力、所述当前时刻的调节阀入口压力值和所述初始比例增益值、计算得到调整后的比例增益值；

根据所述调整后的比例增益值、所述当前时刻的偏差值、所述上一时刻的偏差值、所述积分时间、所述积分系数、所述微分时间、所述当前时刻偏差变化率和所述上一时刻偏差变化率，计算得到当前时刻的调节阀阀位开度增量；

根据所述衰减因子、所述当前时刻的调节阀阀位开度增量和上一时刻的调节阀阀位开度增量，计算得到调整后的当前时刻的调节阀阀位开度增量；

根据上一时刻电动调节阀的控制量和所述调整后的当前时刻的调节阀阀位开度增量，计算得到当前时刻的电动调节阀的控制量。

8.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述得到电动调节阀的控制量的具体方法，包括如下步骤：

根据当前时刻内多个电动调节阀的出口压力采样值，计算得到当前时刻的调节阀出口压力值和上一时刻的调节阀出口压力值；

根据所述当前时刻的调节阀出口压力值、所述上一时刻的调节阀出口压力值和所述调节阀出口参考压力，分别得到当前时刻的偏差值和上一时刻的偏差值；

根据所述当前时刻的偏差值和所述上一时刻的偏差值，计算得到当前时刻偏差变化率；

根据当前时刻内多个电动调节阀的开度采样值，计算得到当前时刻的调节阀开度值；

根据所述当前时刻的调节阀开度值、所述阀位开度拐点、比例增益值的下限值和比例增益值的上限值，计算得到比例增益值；

根据所述当前时刻的偏差值、所述最大允许偏差量、积分时间的下限值和积分时间的上限值，计算得到积分时间常数；

根据所述当前时刻偏差变化率和所述最大偏差变化率，计算得到时间常数调整因子；

根据所述时间常数调整因子，调整所述比例增益值和所述积分时间常数；

根据所述当前时刻的偏差值、所述上一时刻的偏差值、调整后的比例增益值和调整后的积分时间常数，计算得到当前时刻的调节阀阀位开度增量；

根据上一时刻电动调节阀的控制量和所述当前时刻的调节阀阀位开度增量，计算得到当前时刻的电动调节阀的控制量。