CN113406883B - 一种开度指令的生成方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种开度指令的生成方法及装置，应用于滑动窗滤波器，所述方法包括：获取预先存储的执行机构在输入开度指令0到100％阶跃变化下，所述执行机构开度从0到100％变化时间，在滑动窗滤波器输入端接收开度控制信号，在滑动窗滤波器输出端得到输出信号，根据所述执行机构开度从0到100％变化时间，获取所述输出信号与所述执行机构输出的开度信号的偏差信号，将所述偏差信号输入至比例‑积分控制器，得到比例‑积分控制信号，将所述比例‑积分控制信号作为所述输入开度指令。

Description

一种开度指令的生成方法及其装置
技术领域
本发明涉及火电机组过程控制技术领域，尤其涉及一种开度指令的生成方法及其装置。
背景技术
在火电机组过程控制领域中，存在各种执行机构，如再热汽温烟气挡板的执行机构、蒸汽减温水阀门的执行机构等，执行机构的主要作用是将如再热汽温烟气挡板、蒸汽减温水阀门等的开度控制在输入开度指令。
执行机构的动作过程存在时间滞后，例如对于一个过热蒸汽减温水阀门执行机构，从0开始输入100(阶跃)开度指令，过热蒸汽减温水阀门执行机构输出开度即过热蒸汽减温水阀门开度从0到100％变化可能需要20s时间。而如果从0开始输入50(阶跃)开度指令，过热蒸汽减温水阀门开度从0到50％变化可能仅需要10s时间。可以认为，在不同的输入开度指令变化下，执行机构的动作过程的时间滞后不同，即执行机构对不同的输入开度指令变化有不同的时间滞后特性，从整体的角度，对控制过程的控制性能有所影响。现有技术无法在输入开度指令避免不同的时间滞后特性。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，解决现有的现有技术无法在输入开度指令避免不同的时间滞后特性的问题。
为解决上述问题，本发明实施例提供一种开度指令的生成方法，应用于滑动窗滤波器，所述方法包括：
获取预先存储的执行机构在输入开度指令0到100％阶跃变化下，所述执行机构开度从0到100％变化时间；
在滑动窗滤波器输入端接收开度控制信号，在滑动窗滤波器输出端得到输出信号；
根据所述执行机构开度从0到100％变化时间，获取所述输出信号与所述执行机构输出的开度信号的偏差信号；
将所述偏差信号输入至比例-积分控制器，得到比例-积分控制信号；
将所述比例-积分控制信号作为所述输入开度指令。
可选地，所述滑动窗滤波器满足如下关系：
Figure BDA0003136287710000021
TSWF＝T0-100
其中，所述SWF(s)为所述滑动窗滤波器传递函数，TSWF为预先存储的所述滑动窗滤波器时间常数。T0-100为所述执行机构开度从0到100％变化时间。
可选地，所述比例-积分控制器满足如下关系：
Figure BDA0003136287710000022
其中，PI(s)为所述比例-积分控制器传递函数。KP为预先存储的所述比例-积分控制器的增益。TI为预先存储的所述比例-积分控制器的积分时间常数。
可选地，所述执行机构为再热汽温烟气挡板的执行机构。
一种开度指令的生成装置，应用于滑动窗滤波器，所述方法包括：
变化时间获取模块，用于变化获取预先存储的执行机构在输入开度指令0到100％阶跃变化下，所述执行机构开度从0到100％变化时间；
输出信号得到模块，用于接收开度控制信号，并得到输出信号；
偏差信号获取模块，用于根据所述执行机构开度从0到100％变化时间，获取所述输出信号与所述执行机构输出的开度信号的偏差信号；
比例-积分控制信号得到模块，用于将所述偏差信号输入至比例-积分控制器，得到比例-积分控制信号；
输入开度指令生成模块，用于将所述比例-积分控制信号作为所述输入开度指令。
可选地，所述滑动窗滤波器满足如下关系：
Figure BDA0003136287710000023
TSWF＝T0-100
其中，所述SWF(s)为所述滑动窗滤波器传递函数，TSWF为预先存储的所述滑动窗滤波器时间常数。T0-100为所述执行机构开度从0到100％变化时间。
可选地，所述比例-积分控制器满足如下关系：
Figure BDA0003136287710000031
其中，PI(s)为所述比例-积分控制器传递函数。KP为预先存储的所述比例-积分控制器的增益。TI为预先存储的所述比例-积分控制器的积分时间常数。
可选地，所述执行机构为再热汽温烟气挡板的执行机构。
一种终端设备，包括：
一个或多个处理器；
存储器，与所述处理器耦接，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上任一项所述的开度指令的生成方法。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行实现如上任一项所述的开度指令的生成方法。
与现有技术相比，本实施例一种开度指令的生成方法及装置，应用于滑动窗滤波器，所述方法包括：获取预先存储的执行机构在输入开度指令0到100％阶跃变化下，所述执行机构开度从0到100％变化时间，接收开度控制信号，并得到输出信号，根据所述执行机构开度从0到100％变化时间，获取所述输出信号与所述执行机构输出的开度信号的偏差信号，将所述偏差信号输入至比例-积分控制器，得到比例-积分控制信号，将所述比例-积分控制信号作为所述输入开度指令。生成的开度指令考虑了执行机构对不同的开度指令变化有不同的时间滞后特性的影响。
附图说明
图1是一实施例提供的一种开度指令的生成方法的步骤流程图；
图2是一实施例提供的一种烟气挡板的执行机构的开度指令的生成方法的原理图；
图3是一实施例提供的烟气挡板开度信号与时间的关系图；
图4是又一实施例提供的烟气挡板开度信号与时间的关系图；
图5示出了一实施例提供的一种开度指令的生成装置的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在火电机组过程控制领域中，存在各种执行机构，如再热汽温烟气挡板的执行机构、蒸汽减温水阀门的执行机构等，执行机构的主要作用是将如再热汽温烟气挡板、蒸汽减温水阀门等的开度控制在输入开度指令。
执行机构的动作过程存在时间滞后，例如对于一个过热蒸汽减温水阀门执行机构，从0开始输入100(阶跃)开度指令，过热蒸汽减温水阀门执行机构输出开度即过热蒸汽减温水阀门开度从0到100％变化可能需要20s时间。而如果从0开始输入50(阶跃)开度指令，过热蒸汽减温水阀门开度从0到50％变化可能仅需要10s时间。可以认为，在不同的输入开度指令变化下，执行机构的动作过程的时间滞后不同，即执行机构对不同的输入开度指令变化有不同的时间滞后特性，从整体的角度，对控制过程的控制性能有所影响。
执行机构又分为电动执行机构和气动执行机构。气动执行机构需要配套复杂的系统，如空压机、储气罐、净化装置、气源管道等。实际多采用电动执行机构，电动执行机构的特点是输出开度与时间呈线性关系，接近滑动窗滤波器(Sliding window filter，SWF)的输出特性。之后如不加说明，本发明的执行机构指电动执行机构。
为了解决上述问题，如图1，提及了一实施例提供的一种开度指令的生成方法的步骤流程图，应用于滑动窗滤波器，所述方法包括如下步骤：
步骤101，获取预先存储的执行机构在输入开度指令0到100％阶跃变化下，所述执行机构开度从0到100％变化时间，其中，所述执行机构为再热汽温烟气挡板的执行机构。
现有技术在再热汽温烟气挡板控制系统设计时、并未考虑现有再热汽温烟气挡板的执行机构输出开度0到100％变化时间较长，并且执行机构对不同的开度指令变化有不同的时间滞后特性，对再热汽温的控制品质有不利影响。
步骤102，接收开度控制信号，并得到输出信号；
步骤103，根据所述执行机构开度从0到100％变化时间，获取所述输出信号与所述执行机构输出的开度信号的偏差信号；
在本发明一实施例中，所述滑动窗滤波器满足如下关系：
Figure BDA0003136287710000051
TSWF＝T0-100
其中，所述SWF(s)为所述滑动窗滤波器传递函数，TSWF为预先存储的所述滑动窗滤波器时间常数。T0-100为所述执行机构开度从0到100％变化时间。
步骤104，将所述偏差信号输入至比例-积分控制器，得到比例-积分控制信号；
在本发明一实施例中，所述比例-积分控制器满足如下关系：
Figure BDA0003136287710000052
其中，PI(s)为所述比例-积分控制器传递函数。KP为预先存储的所述比例-积分控制器的增益。TI为预先存储的所述比例-积分控制器的积分时间常数。
步骤105，将所述比例-积分控制信号作为所述输入开度指令。
与现有技术相比，本实施例一种开度指令的生成方法，应用于滑动窗滤波器，所述方法包括：获取预先存储的执行机构在输入开度指令0到100％阶跃变化下，所述执行机构开度从0到100％变化时间，接收开度控制信号，并得到输出信号，根据所述执行机构开度从0到100％变化时间，获取所述输出信号与所述执行机构输出的开度信号的偏差信号，将所述偏差信号输入至比例-积分控制器，得到比例-积分控制信号，将所述比例-积分控制信号作为所述输入开度指令。生成的开度指令考虑了执行机构对不同的开度指令变化有不同的时间滞后特性的影响。
为了便于上述实施例的理解，以下将进行说明，如图2，是一种烟气挡板的执行机构的开度指令的生成方法的原理图，将开度控制信号发送至滑动窗滤波器，滑动窗滤波器生成输出信号(即接收开度控制信号，并得到输出信号)，将输出信号与烟气挡板的执行机构输出的开度信号发送至减法器(即根据所述执行机构开度从0到100％变化时间，获取所述输出信号与所述执行机构输出的开度信号的偏差信号)，减法器根据输出信号与烟气挡板的执行机构输出的开度信号生成偏差信号，并将偏差信号发送至比例-积分控制器，比例-积分控制器生成比例-积分控制信号(即将所述偏差信号输入至比例-积分控制器，得到比例-积分控制信号)，并将比例-积分控制信号作为输入开度指令(即将所述比例-积分控制信号作为所述输入开度指令)发送至烟气挡板的执行机构。
在一个实施例，如图3所示，所述烟气挡板的执行机构在输入开度指令0到100％阶跃变化下，得到所述烟气挡板开度从0到100％变化时间T0-100＝40s。在所述烟气挡板的执行机构在输入开度指令0到100％(阶跃)变化、0到50％(阶跃)变化下，得到所述烟气挡板开度变化的实验结果，显然，所述烟气挡板开度从0到100％变化的滞后时间与从0到50％变化的滞后时间不相同。
设置所述滑动窗滤波器时间常数TSWF＝40s，所述比例-积分控制器的增益KP＝2.5，所述比例-积分控制器的积分时间常数TI＝2.8s。在所述开度控制信号0到50％(阶跃)变化、0到100％(阶跃)变化下，得到所述烟气挡板开度变化的实验结果，为图4所示。
图4所示，相对烟气挡板的执行机构在输入开度指令0到100％变化的特性，本方法在开度控制信号0到100％变化的特性有所滞后，这是事物的矛盾性所决定的。但是，相对本方法在开度控制信号0到100％变化的特性，本方法在开度控制信号0到50％变化的特性在时间滞后特性上基本不变，即解决了执行机构对不同的输入开度指令变化有不同的时间滞后特性，从整体的角度，解决了对控制过程的控制性能有所影响的问题。
参考图5，示出了一实施例提供的一种开度指令的生成装置，其特征在于，应用于滑动窗滤波器，所述方法包括：
变化时间获取模块401，用于变化获取预先存储的执行机构在输入开度指令0到100％阶跃变化下，所述执行机构开度从0到100％变化时间；
输出信号得到模块402，用于接收开度控制信号，并得到输出信号；
偏差信号获取模块403，用于根据所述执行机构开度从0到100％变化时间，获取所述输出信号与所述执行机构输出的开度信号的偏差信号；
比例-积分控制信号得到模块404，用于将所述偏差信号输入至比例-积分控制器，得到比例-积分控制信号；
输入开度指令生成模块405，用于将所述比例-积分控制信号作为所述输入开度指令。
在本发明一实施例中，所述滑动窗滤波器满足如下关系：
Figure BDA0003136287710000071
TSWF＝T0-100
其中，所述SWF(s)为所述滑动窗滤波器传递函数，TSWF为预先存储的所述滑动窗滤波器时间常数。T0-100为所述执行机构开度从0到100％变化时间。
在本发明一实施例中，所述比例-积分控制器满足如下关系：
Figure BDA0003136287710000072
其中，PI(s)为所述比例-积分控制器传递函数。KP为预先存储的所述比例-积分控制器的增益。TI为预先存储的所述比例-积分控制器的积分时间常数。
在本发明一实施例中，所述执行机构为再热汽温烟气挡板的执行机构。
与现有技术相比，本实施例一种开度指令的生成方法，应用于滑动窗滤波器，所述方法包括：获取预先存储的执行机构在输入开度指令0到100％阶跃变化下，所述执行机构开度从0到100％变化时间，接收开度控制信号，并得到输出信号，根据所述执行机构开度从0到100％变化时间，获取所述输出信号与所述执行机构输出的开度信号的偏差信号，将所述偏差信号输入至比例-积分控制器，得到比例-积分控制信号，将所述比例-积分控制信号作为所述输入开度指令。生成的开度指令考虑了执行机构对不同的开度指令变化有不同的时间滞后特性的影响。
本发明某一实施例还提供了一种终端设备，包括：
一个或多个处理器；
存储器，与所述处理器耦接，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上所述的开度指令的生成方法。
处理器用于控制该终端设备的整体操作，以完成上述的开度指令的生成方法的全部或部分步骤。存储器用于存储各种类型的数据以支持在该终端设备的操作，这些数据例如可以包括用于在该终端设备上操作的任何应用程序或方法的指令，以及应用程序相关的数据。该存储器可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，例如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，简称SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EPROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，简称PROM)，只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
终端设备可以被一个或多个应用专用集成电路(Application Specific1ntegrated Circuit，简称AS1C)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)、数字信号处理设备(Digital Signal Processing Device,简称DSPD)、可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，简称PLD)、现场可编程门阵列(Field ProgrammableGate Array，简称FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行如上述任一项实施例所述的开度指令的生成方法，并达到如上述方法一致的技术效果。
本发明某一实施例还提供了一种包括程序指令的计算机可读存储介质，该程序指令被处理器执行时实现如上述任一项实施例所述的开度指令的生成方法的步骤。例如，该计算机可读存储介质可以为上述包括程序指令的存储器，上述程序指令可由终端设备的处理器执行以完成如上述任一项实施例所述的开度指令的生成方法，并达到如上述方法一致的技术效果。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种开度指令的生成方法，其特征在于，应用于滑动窗滤波器，所述方法包括：
获取预先存储的执行机构在输入开度指令0到100％阶跃变化下，所述执行机构开度从0到100％变化时间；
在滑动窗滤波器输入端接收开度控制信号，在滑动窗滤波器输出端得到输出信号；所述滑动窗滤波器满足如下关系：
Figure FDA0003634336490000011
TSWF＝T0-100
其中，所述SWF(s)为所述滑动窗滤波器传递函数，TSWF为预先存储的所述滑动窗滤波器时间常数；T0-100为所述执行机构开度从0到100％变化时间；
根据所述执行机构开度从0到100％变化时间，获取所述输出信号与所述执行机构输出的开度信号的偏差信号；
将所述偏差信号输入至比例-积分控制器，得到比例-积分控制信号；
将所述比例-积分控制信号作为所述输入开度指令。
2.根据权利要求1所述的开度指令的生成方法，其特征在于，所述比例-积分控制器满足如下关系：
Figure FDA0003634336490000012
其中，PI(s)为所述比例-积分控制器传递函数；KP为预先存储的所述比例-积分控制器的增益；TI为预先存储的所述比例-积分控制器的积分时间常数。
3.根据权利要求1所述的开度指令的生成方法，其特征在于，所述执行机构为再热汽温烟气挡板的执行机构。
4.一种开度指令的生成装置，其特征在于，应用于滑动窗滤波器，所述装置包括：
变化时间获取模块，用于变化获取预先存储的执行机构在输入开度指令0到100％阶跃变化下，所述执行机构开度从0到100％变化时间；
输出信号得到模块，用于在滑动窗滤波器输入端接收开度控制信号，并在滑动窗滤波器输出端得到输出信号；所述滑动窗滤波器满足如下关系：
Figure FDA0003634336490000021
TSWF＝T0-100
其中，所述SWF(s)为所述滑动窗滤波器传递函数，TSWF为预先存储的所述滑动窗滤波器时间常数；T0-100为所述执行机构开度从0到100％变化时间；
偏差信号获取模块，用于根据所述执行机构开度从0到100％变化时间，获取所述输出信号与所述执行机构输出的开度信号的偏差信号；
比例-积分控制信号得到模块，用于将所述偏差信号输入至比例-积分控制器，得到比例-积分控制信号；
输入开度指令生成模块，用于将所述比例-积分控制信号作为所述输入开度指令。
5.根据权利要求4所述的开度指令的生成装置，其特征在于，所述比例-积分控制器满足如下关系：
Figure FDA0003634336490000022
其中，PI(s)为所述比例-积分控制器传递函数；KP为预先存储的所述比例-积分控制器的增益；TI为预先存储的所述比例-积分控制器的积分时间常数。
6.根据权利要求4所述的开度指令的生成装置，其特征在于，所述执行机构为再热汽温烟气挡板的执行机构。
7.一种终端设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
存储器，与所述处理器耦接，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1至3任一项所述的开度指令的生成方法。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行实现如权利要求1至3任一项所述的开度指令的生成方法。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Li Jun

Inventor after: Chen Jinpan

Inventor after: Pan Junzhen

Inventor after: Zhao Bing

Inventor after: Deng Wen

Inventor after: Wang Zengbin

Inventor after: Shi Qiang

Inventor after: Zha Li

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