本發(fā)明屬于工業(yè)自動化控制，具體涉及一種基于自適應(yīng)控制策略的輸煤系統(tǒng)電氣優(yōu)化方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中，輸煤系統(tǒng)作為能源供應(yīng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其運行效率和穩(wěn)定性直接關(guān)系到整個生產(chǎn)流程的高效運行和能源的有效利用。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，傳統(tǒng)的輸煤系統(tǒng)電氣控制方式往往采用固定的控制參數(shù)和程序，難以適應(yīng)復(fù)雜多變的工作環(huán)境。特別是在溫度、濕度、負載等環(huán)境因素發(fā)生顯著變化時，傳統(tǒng)控制方式的局限性尤為突出，可能導(dǎo)致系統(tǒng)效率低下、能耗增加，甚至引發(fā)設(shè)備故障，嚴重影響生產(chǎn)的安全性和連續(xù)性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服上述問題，提供一種基于自適應(yīng)控制策略的輸煤系統(tǒng)電氣優(yōu)化方法及系統(tǒng)，解決了傳統(tǒng)輸煤系統(tǒng)電氣控制方式難以適用復(fù)雜多變的工作環(huán)境的問題，提高了輸煤系統(tǒng)的適應(yīng)性、穩(wěn)定性和能源利用效率，降低了系統(tǒng)能耗和維護成本。

2、為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種基于自適應(yīng)控制策略的輸煤系統(tǒng)電氣優(yōu)化方法，包括以下步驟：

4、通過環(huán)境傳感器網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)測目標輸煤區(qū)域的環(huán)境反饋信號；

5、基于自適應(yīng)控制優(yōu)化策略，根據(jù)所述環(huán)境反饋信號動態(tài)調(diào)整目標輸煤系統(tǒng)的電氣控制參數(shù)；

6、基于所述電氣控制參數(shù)，結(jié)合所述目標輸煤系統(tǒng)的實際負載情況，自動控制所述目標輸煤系統(tǒng)的實時運行狀態(tài)；

7、構(gòu)建輸煤系統(tǒng)異常狀態(tài)檢測模型，對所述實時運行狀態(tài)進行故障診斷，生成運行故障診斷結(jié)果發(fā)送至管理端。

8、本發(fā)明進一步的改進在于，所述環(huán)境傳感器網(wǎng)絡(luò)包括溫度傳感器、濕度傳感器和負載傳感器。

9、本發(fā)明進一步的改進在于，所述基于自適應(yīng)控制優(yōu)化策略，根據(jù)所述環(huán)境反饋信號動態(tài)調(diào)整目標輸煤系統(tǒng)的電氣控制參數(shù)的具體方法為：

10、接收所述環(huán)境反饋信號，并對所述環(huán)境反饋信號進行信號放大、濾波以及數(shù)字化處理，生成對應(yīng)的環(huán)境狀態(tài)信息；

11、將所述環(huán)境狀態(tài)信息作為控制輸入，基于卡爾曼濾波算法對所述目標輸煤系統(tǒng)進行狀態(tài)估計，預(yù)測得到所述目標輸煤系統(tǒng)的當前時刻的狀態(tài)估計；

12、其中，預(yù)測得到的所述目標輸煤系統(tǒng)的當前時刻的狀態(tài)估計表達式如下：

13、

14、式中，表示預(yù)測得到的目標輸煤系統(tǒng)的當前時刻的狀態(tài)估計；表示狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣；表示目標輸煤系統(tǒng)的上一時刻的狀態(tài)估計；表示控制輸入矩陣；表示目標輸煤系統(tǒng)的上一時刻的控制輸入；

15、所述目標輸煤系統(tǒng)的當前時刻的預(yù)測狀態(tài)的協(xié)方差矩陣的表達式如下：

16、

17、式中，表示目標輸煤系統(tǒng)的當前時刻的預(yù)測狀態(tài)的協(xié)方差矩陣；表示狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣；表示目標輸煤系統(tǒng)的上一時刻的狀態(tài)的協(xié)方差矩陣；表示狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的轉(zhuǎn)置；表示過程噪聲的協(xié)方差矩陣；

18、所述目標輸煤系統(tǒng)的當前時刻的卡爾曼增益的表達式如下：

19、

20、式中，表示目標輸煤系統(tǒng)的當前時刻的卡爾曼增益；表示目標輸煤系統(tǒng)的當前時刻的預(yù)測狀態(tài)的協(xié)方差矩陣；表示觀測矩陣；表示觀測矩陣的轉(zhuǎn)置；表示觀測噪聲的協(xié)方差矩陣；

21、更新后的目標輸煤系統(tǒng)的當前時刻的狀態(tài)估計的表達式如下：

22、

23、式中，表示更新后的目標輸煤系統(tǒng)的當前時刻的狀態(tài)估計；表示目標輸煤系統(tǒng)的當前時刻的卡爾曼增益；表示目標輸煤系統(tǒng)的當前時刻的觀測值；表示觀測矩陣；表示預(yù)測得到的目標輸煤系統(tǒng)的當前時刻的狀態(tài)估計；

24、更新后的當前時刻的預(yù)測狀態(tài)的協(xié)方差矩陣的表達式如下：

25、

26、式中，表示更新后的當前時刻的預(yù)測狀態(tài)的協(xié)方差矩陣；表示目標輸煤系統(tǒng)的當前時刻的卡爾曼增益；表示觀測矩陣；表示目標輸煤系統(tǒng)的當前時刻的預(yù)測狀態(tài)的協(xié)方差矩陣。

27、本發(fā)明進一步的改進在于，根據(jù)所述目標輸煤系統(tǒng)的當前時刻的觀測值和更新后的目標輸煤系統(tǒng)的當前時刻的狀態(tài)估計，得到所述目標輸煤系統(tǒng)的當前時刻的狀態(tài)誤差，對應(yīng)的計算公式如下：

28、

29、式中，表示目標輸煤系統(tǒng)的當前時刻的狀態(tài)誤差；表示目標輸煤系統(tǒng)的當前時刻的觀測值；表示狀態(tài)觀測輸出函數(shù)；表示更新后的目標輸煤系統(tǒng)的當前時刻的狀態(tài)估計；

30、基于所述目標輸煤系統(tǒng)的當前時刻的狀態(tài)誤差，構(gòu)建對應(yīng)的性能指標函數(shù)如下：

31、

32、式中，表示性能指標函數(shù)；表示折扣因子；表示誤差影響量化函數(shù)，用于量化狀態(tài)誤差對性能指標的影響程度；表示目標輸煤系統(tǒng)的當前時刻的狀態(tài)誤差；

33、基于梯度下降法，根據(jù)所述性能指標函數(shù)調(diào)整所述目標輸煤系統(tǒng)的當前時刻的電氣控制參數(shù)，對應(yīng)的計算公式如下：

34、

35、式中，表示調(diào)整后的目標輸煤系統(tǒng)的當前時刻的電氣控制參數(shù)；表示目標輸煤系統(tǒng)的當前時刻的電氣控制參數(shù)；表示學(xué)習率；表示性能指標函數(shù)關(guān)于電氣控制參數(shù)的梯度；表示更新后的目標輸煤系統(tǒng)的當前時刻的狀態(tài)估計；表示目標輸煤系統(tǒng)的當前時刻的觀測值。

36、本發(fā)明進一步的改進在于，還包括獲取所述目標輸煤系統(tǒng)的歷史運行狀態(tài)，結(jié)合所述實時運行狀態(tài)，構(gòu)建所述目標輸煤系統(tǒng)的輸煤系統(tǒng)能耗模型；

37、基于所述輸煤系統(tǒng)能耗模型評估所述目標輸煤系統(tǒng)的實時能耗狀態(tài)，并根據(jù)所述實時能耗狀態(tài)的評估結(jié)果，調(diào)整并優(yōu)化所述自適應(yīng)控制優(yōu)化策略。

38、本發(fā)明進一步的改進在于，所述構(gòu)建輸煤系統(tǒng)異常狀態(tài)檢測模型，對所述實時運行狀態(tài)進行故障診斷，生成運行故障診斷結(jié)果發(fā)送至管理端的具體方法為：

39、提取所述實時運行狀態(tài)對應(yīng)的運行狀態(tài)特征，基于支持向量機對所述運行狀態(tài)特征進行特征分類時，對應(yīng)的優(yōu)化問題如下：

40、

41、式中，表示第個支持向量機的權(quán)重向量，用于確定分類超平面的方向；表示第個支持向量機的偏置項，用于確定分類超平面與原點之間的距離；表示第個運行狀態(tài)特征在第個支持向量機中線性不可分時的松弛變量；表示正則化參數(shù)，用于控制分類間隔和分類錯誤之間的權(quán)衡；表示運行狀態(tài)特征的總數(shù)量；表示取最小值操作；∑表示求和符號。

42、本發(fā)明進一步的改進在于，所述優(yōu)化問題對應(yīng)的約束條件如下：

43、

44、

45、

46、式中，表示第個運行狀態(tài)特征對應(yīng)的特征類別標簽；表示第個運行狀態(tài)特征；表示第個支持向量機的權(quán)重向量，用于確定分類超平面的方向；表示第個支持向量機的偏置項，用于確定分類超平面與原點之間的距離；表示第個運行狀態(tài)特征在第個支持向量機中線性不可分時的松弛變量；表示運行狀態(tài)特征的總數(shù)量；

47、基于所述運行狀態(tài)特征的特征分類結(jié)果，確定所述實時運行狀態(tài)對應(yīng)的所述故障診斷結(jié)果并發(fā)送至所述管理端。

48、第二方面，本發(fā)明提供一種基于自適應(yīng)控制策略的輸煤系統(tǒng)電氣優(yōu)化系統(tǒng)，包括以下模塊：

49、環(huán)境監(jiān)測模塊，用于通過環(huán)境傳感器網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)測目標輸煤區(qū)域的環(huán)境反饋信號；

50、參數(shù)調(diào)整模塊，用于基于自適應(yīng)控制優(yōu)化策略，根據(jù)所述環(huán)境反饋信號動態(tài)調(diào)整目標輸煤系統(tǒng)的電氣控制參數(shù)；

51、狀態(tài)控制模塊，用于基于所述電氣控制參數(shù)，結(jié)合所述目標輸煤系統(tǒng)的實際負載情況，自動控制所述目標輸煤系統(tǒng)的實時運行狀態(tài)；

52、故障診斷模塊，用于構(gòu)建輸煤系統(tǒng)異常狀態(tài)檢測模型，對所述實時運行狀態(tài)進行故障診斷，生成運行故障診斷結(jié)果發(fā)送至管理端。

53、第三方面，本發(fā)明提供一種電子設(shè)備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)上述基于自適應(yīng)控制策略的輸煤系統(tǒng)電氣優(yōu)化方法的步驟。

54、第四方面，本發(fā)明提供一種存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述基于自適應(yīng)控制策略的輸煤系統(tǒng)電氣優(yōu)化方法的步驟。

55、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

56、本發(fā)明提供一種基于自適應(yīng)控制策略的輸煤系統(tǒng)電氣優(yōu)化方法，通過環(huán)境傳感器網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)測目標輸煤區(qū)域的環(huán)境反饋信號；基于自適應(yīng)控制優(yōu)化策略，根據(jù)環(huán)境反饋信號動態(tài)調(diào)整目標輸煤系統(tǒng)的電氣控制參數(shù)；基于電氣控制參數(shù)，結(jié)合目標輸煤系統(tǒng)的實際負載情況，自動控制目標輸煤系統(tǒng)的實時運行狀態(tài)；構(gòu)建輸煤系統(tǒng)異常狀態(tài)檢測模型，對實時運行狀態(tài)進行故障診斷，生成運行故障診斷結(jié)果發(fā)送至管理端，從而可以實時監(jiān)測環(huán)境反饋信號，利用自適應(yīng)控制優(yōu)化策略，動態(tài)調(diào)整輸煤系統(tǒng)的電氣控制參數(shù)，實現(xiàn)了輸煤系統(tǒng)的最優(yōu)運行，提高了輸煤系統(tǒng)的適應(yīng)性、穩(wěn)定性和能源利用效率，降低了系統(tǒng)能耗和維護成本。

57、本發(fā)明還提供一種基于自適應(yīng)控制策略的輸煤系統(tǒng)電氣優(yōu)化系統(tǒng)，可以實時監(jiān)測輸煤區(qū)域的環(huán)境反饋信號，結(jié)合實際負載情況，通過自適應(yīng)控制優(yōu)化策略，調(diào)整優(yōu)化輸煤系統(tǒng)的電氣控制參數(shù)，使得輸煤系統(tǒng)能夠在復(fù)雜多變的環(huán)境下保持最佳運行狀態(tài)，提高了輸煤系統(tǒng)的適應(yīng)性，降低了輸煤系統(tǒng)的能耗，提高了系統(tǒng)能源利用效率；同時本發(fā)明還可以通過實時監(jiān)測與反饋機制，及時發(fā)現(xiàn)并處理輸煤系統(tǒng)中的潛在故障隱患，降低了輸煤系統(tǒng)的維護成本，保證了輸煤系統(tǒng)的穩(wěn)定性。