CN103971020A - 用于气动控制阀粘滞检测的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于气动控制阀粘滞检测的方法，包括如下步骤：建立控制阀所在回路的对象近似模型，确定模型各参数及其变化范围；确定控制回路中的过程变量的近似信噪比及其变化范围；选取若干种具有定量辨识出控制阀粘滞参数的粘滞检测方法，预估粘滞参数，初步判断是否存在粘滞现象；对于初步判断存在或不存在粘滞现象的回路，采用不同于上述具有定量辨识出控制阀粘滞参数粘滞检测方法的检测方法来测试是否存在粘滞现象，根据检出结果及综合分析判断，给出是否存在粘滞现象的最终的结论。本发明综合了现有的各种控制阀粘滞检测方法的特长，得出控制阀粘滞存在与否的结论，提高了控制阀粘滞检测方法检测结果的可信度，提高了粘滞特性检出率。

Description

用于气动控制阀粘滞检测的方法

技术领域

本发明涉及控制回路监控系统或方法，尤其是一种涉及气动控制阀存在的粘滞故障进行检测的方法。

背景技术

现有技术提出的检测气动控制阀粘滞的各种方法都存在一些不能正确使用的条件，而这些不能使用的条件到底是什么，迄今为止还没有人做过系统的分析和研究。

因此，对于一组工业现场获得的包含有振荡的数据集，当不同的检测气动控制阀粘滞的方法进行检测时，可能得出的结论是相互矛盾的。一旦发生这种情况，人们非常希望知道每一种方法得出的结论的可信度方面的信息。

发明内容

发明目的：提供一种用于气动控制阀粘滞检测的方法，以解决现有检测技术检测结果相互矛盾的技术问题，提高气动控制阀粘滞检测的可信度。

技术方案：一种用于气动控制阀粘滞检测的方法，包括如下步骤：

建立控制阀所在回路的对象近似模型，确定模型各参数及其变化范围；

确定控制回路中的过程变量的近似信噪比及其变化范围；

选取若干种具有定量辨识出控制阀粘滞参数的粘滞检测方法，预估粘滞参数，初步判断是否存在粘滞现象；

对于初步判断存在或不存在粘滞现象的回路，采用不同于上述具有定量辨识出控制阀粘滞参数粘滞检测方法的检测方法来测试是否存在粘滞现象，根据检出结果并结合已建立的现有粘滞检测方法适用有效范围的知识库、进行综合分析，并给出是否存在粘滞现象的最终的结论。

本发明进一步为：S1、建立控制阀所在回路的对象近似模型，确定对象近似模型中各参数的默认值，并以默认值为中心，确定各参数的变化范围；

S2、确定控制回路中的过程变量的近似信噪比，并以近似信噪比为中心，确定近似信噪比的变化范围；

S3、选取具有定量辨识出控制阀粘滞参数的粘滞检测方法，估计出一组粘滞参数 如果为小于或等于一个预设的阈值Smin，则初步判断回路不存在粘滞现象；反之，初步判断回路存在粘滞现象；

S4、根据估计的粘滞参数、对象近似模型、对象近似模型中的各参数值和过程变量的近似信噪比、及其各参数值和过程变量的近似信噪比的范围，筛选出能够正确判断控制阀是否存在粘滞的检测方法，将其放入第一集合；将不能正确判断控制阀是否存在粘滞的检测方法放入第二集合；

S5、判断第一集合是否为空集，如果为非空集合，则选取该第一集合中的检测方法，对相应的控制回路检测数据集进行检测；如果检测到的结论与S3获得的结果一致，则第一集合中的检测方法的可信度加强，转至S6继续执行；如果部分或全部检测方法得到的结论与S3获得的结果不一致，转至S7继续执行；

S6、判断第二集合是否为空集，如果为非空集合，则选取该第二集合中的检测方法，对相应的控制回路检测数据集进行检测；如果检测到的结论与S3获得的结果不一致，则第二集合中的检测方法的可信度加强，转至S8继续执行；如果部分或全部检测方法得到的结论与S3获得的结果一致，转至S7继续执行；

S7、对判断步骤S3所获得粘滞参数的准确性进行分析，并针对分析中所发现的问题进行处理，返回S3继续执行；

S8、得到最终的和的估计值，根据则判断回路存在粘滞现象；反之，判断回路不存在粘滞现象。

所述阈值Smin为0.1～0.2。

有益效果：本发明利用有关控制回路和现有粘滞检测方法适用有效范围的知识库的一些已有信息，综合了现有的各种控制阀粘滞检测方法的特长，得出控制阀粘滞存在与否的结论，很大程度上提高了控制阀粘滞检测方法检测结果的可信度，提高了粘滞特性检出率。

具体实施方式

通过仿真研究可以发现，对于每一种有效的控制阀粘滞检测方法，影响其控制阀粘滞检测检测结果是否正确的主要因素有四种，分别是：控制阀所在控制回路中的对象近似模型结构；对象近似模型中的各个参数值、控制回路中的过程变量PV的信噪比的近似值；在控制阀存在粘滞时，其粘滞模型中的S、J参数的具体值。

也就是说，在上述四种不同的排列组合的条件下，我们可以事先将每一种有效的控制阀粘滞检测方法检测结果的正确性和不正确性的分布情况，利用控制回路的仿真方法计算出来。事实上，将这些仿真计算出来的分布情况数据事先保存到一个知识库中。

本发明的优选实施过程如下：

(1)建立对象近似模型，确定参数及其变化范围：确定控制阀所在控制回路中的对象近似模型结构及模型中各个参数的近似值；以模型中各个参数的近似值为中心确定各个参数的相对变化范围，一般来说，相对变化范围值不超过20～30％。

(2)确定控制回路中的过程变量PV的信噪比的近似值；以信噪比的近似值为中心确定其相对变化范围；相对变化范围的值不超过20～30％。

(3)选取一种或几种辨识控制阀粘滞参数的方法(例如：网格粘滞参数辨识方法)，辨识估计出一组粘滞参数和

注意：这里得到的和有可能都是0或接近0。当为小于或等于一个预设的阈值Smin，则初步判断回路不存在粘滞现象；反之，初步判断回路存在粘滞现象(阈值Smin阈值一般设置为0.1～0.2之间)。

(4)根据上面估计得到一组粘滞参数和及根据(1)和(2)所确定的对象模型结构、以及对象模型参数和信噪比的范围，找到那些可以正确判断控制阀粘滞存在与否的那些特殊的控制阀粘滞检测方法的第一集合A1及不正确判断控制阀粘滞存在与否的那些特殊的控制阀粘滞检测方法的第二集合A2。

注意：这里得到的第一集合A1和/或第二集合A2有可能是空集合；对于非空的第一集合A1中的每一种方法，其判断指数值与相应判断指数的的临界值之间的距离大小，也将作为判断其结论的可信度高低的一个因素；对于非空的第二集合A2中的每一种方法，其判断指数值与相应判断指数的的临界值之间的距离大小，也将作为判断其结论的可信度高低的一个因素。

(5)选取非空的第一集合A1中所对应的那些具体的辨识控制阀粘滞检测方法中的每一个，对相应的控制回路检测数据集进行检测。如果检测得到的结论与第(3)步中的结果一致，这就进一步加强了第(3)步和集合A1所包含的检测方法所得结果的可信度；这时，转到第(6)步继续执行。如果部分方法检测得到的结论与第一步中的结果一致、而部分方法检测得到的结论与第一步中的结果不一致，或全部方法检测得到的结论与第一步中的结果都不一致，这时需要考虑(3)中获得的粘滞参数和可能不准的问题。如果通过对第(3)步结果的可信度进行的分析，确实发现其过程存在一些导致其可信度下降的问题(例如：检测数据集中的异常干扰或时变项的影响等)，则需将问题加以解决，并重新回到第(3)步继续执行。

(6)选取非空的第二集合A2中所对应的那些具体的辨识控制阀粘滞检测方法中的每一个，对相应的控制回路检测数据集进行检测。如果检测得到的结果与第一步中的结果相反，这就进一步加强了第(3)步和和集合A2所包含的检测方法所得结果的可信度；这时，转到第(7)步继续执行。如果部分方法检测得到的结论与第一步中的结果不一致、而部分方法检测得到的结论与第一步中的结果一致，或全部方法检测得到的结论与第一步中的结果都一致，这时需要考虑第一步中获得的粘滞参数和可能不准的问题。如果通过对第一步结果的可信度进行的分析，确实发现其过程存在一些导致其可信度下降的问题(例如：检测数据集中的异常干扰或时变项的影响等)，则需将问题加以解决，并重新回到第(3)步继续执行。

(7)这样得到最终的和的估计值，根据则判断回路存在粘滞现象；反之，判断回路不存在粘滞现象。

该方法充分利用了有关控制回路的一些已有信息，选取部分辨识控制阀粘滞参数的方法，预估粘滞参数；接着用其他检测方法验证的结果对预估的粘滞参数的可信度进行评估，必要时进行下一轮的粘滞参数预估，直至其达到尽可能消除各种控制阀粘滞检测方法得到的结论中所存在矛盾；该方法综合了现有控制阀粘滞检测方法的特长，采用系列步骤进行分析，最终获得控制阀粘滞存在与否的结论。利用本发明所提出的控制阀粘滞检测方法所获得的结论，其可信度在很大程度上要超过现有的任何一种控制阀粘滞检测方法所获得的结果的可信度，从而达到提高粘滞特性检出率的效果。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (3)

1.一种用于气动控制阀粘滞检测的方法，其特征在于，包括如下步骤：

建立控制阀所在回路的对象近似模型，确定模型各参数及其变化范围；

确定控制回路中的过程变量的近似信噪比及其变化范围；

选取若干种具有定量辨识出控制阀粘滞参数的粘滞检测方法，预估粘滞参数，初步判断是否存在粘滞现象；

对于初步判断存在或不存在粘滞现象的回路，采用不同于上述具有定量辨识出控制阀粘滞参数粘滞检测方法的检测方法来测试是否存在粘滞现象，根据检出结果并结合已建立的现有粘滞检测方法适用有效范围的知识库，进行综合分析，并给出是否存在粘滞现象的最终的结论。

2.如权利要求1所述的用于气动控制阀粘滞检测的方法，其特征在于，进一步为：

S1、建立控制阀所在回路的对象近似模型，确定对象近似模型中各参数的默认值，并以默认值为中心，确定各参数的变化范围；

S2、确定控制回路中的过程变量的近似信噪比，并以近似信噪比为中心，确定近似信噪比的变化范围；

S3、选取具有定量辨识出控制阀粘滞参数的粘滞检测方法，估计出一组粘滞参数 如果为小于或等于一个预设的阈值Smin，则初步判断回路不存在粘滞现象；反之，初步判断回路存在粘滞现象；；

S4、根据估计的粘滞参数、对象近似模型、对象近似模型中的各参数值和过程变量的近似信噪比、及其各参数值和过程变量的近似信噪比的范围，筛选出能够正确判断控制阀是否存在粘滞的检测方法，将其放入第一集合；将不能正确判断控制阀是否存在粘滞的检测方法放入第二集合；

S5、判断第一集合是否为空集，如果为非空集合，则选取该第一集合中的检测方法，对相应的控制回路检测数据集进行检测；如果检测到的结论与S3获得的结果一致，则第一集合中的检测方法的可信度加强，转至S6继续执行；如果部分或全部检测方法得到的结论与S3获得的结果不一致，转至S7继续执行；

S6、判断第二集合是否为空集，如果为非空集合，则选取该第二集合中的检测方法，对相应的控制回路检测数据集进行检测；如果检测到的结论与S3获得的结果不一致，则第二集合中的检测方法的可信度加强，转至S8继续执行；如果部分或全部检测方法得到的结论与S3获得的结果一致，转至S7继续执行；

S7、对判断步骤S3所获得粘滞参数的准确性进行分析，并针对分析中所发现的问题进行处理，返回S3继续执行,；

S8、得到最终的和的估计值，根据则判断回路存在粘滞现象；反之，判断回路不存在粘滞现象。

3.如权利要求2所述的用于气动控制阀粘滞检测的方法，其特征在于，所述阈值Smin为0.1～0.2。