【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及熱工水力實(shí)驗(yàn)研究領(lǐng)域，具體涉及一種熱工水力實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)支路溫度和流量的耦合調(diào)控方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、熱工水力實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是研究熱能傳輸與流體動力學(xué)過程不可或缺的平臺，廣泛應(yīng)用于能源、化工、暖通空調(diào)等領(lǐng)域。這類系統(tǒng)通常設(shè)計(jì)有復(fù)雜的主回路和實(shí)驗(yàn)支路結(jié)構(gòu)，其中主回路確保提供相對恒定的流體流量和溫度，為實(shí)驗(yàn)支路提供相對穩(wěn)定的邊界。實(shí)驗(yàn)支路則作為研究對象，其核心在于通過精確控制流量和溫度來觀察和分析實(shí)驗(yàn)本體的特定熱工現(xiàn)象或設(shè)備性能。
2、實(shí)驗(yàn)本體，即實(shí)驗(yàn)支路上的研究對象，其出口溫度的穩(wěn)定性對于實(shí)驗(yàn)的一致性、可重復(fù)性和實(shí)驗(yàn)的安全性至關(guān)重要。然而，實(shí)驗(yàn)過程中需要獲得寬范圍的穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)，因此，需要獲得不同實(shí)驗(yàn)支路的流量、不同實(shí)驗(yàn)本體出口流體溫度的穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)。在工況切換過程中，需要對實(shí)驗(yàn)支路流量、實(shí)驗(yàn)本體出口流體溫度進(jìn)行調(diào)整，而實(shí)驗(yàn)本體是一個加熱結(jié)構(gòu)，當(dāng)加熱功率固定時，流量的微小變化會直接反映在出口溫度上，這是因?yàn)榱黧w的熱容量和換熱系數(shù)會隨流量變化而變化，形成了非線性響應(yīng)關(guān)系。因此，這種非線性特性給控制器調(diào)整實(shí)驗(yàn)支路流量時，同步調(diào)整本體加熱功率來實(shí)現(xiàn)耦合調(diào)整實(shí)驗(yàn)本體出口流體溫度帶來了困難，尤其是在需要快速響應(yīng)和高精度控制的場合。
3、散熱效應(yīng)進(jìn)一步加劇了控制難題，因?yàn)橄到y(tǒng)不僅需要對抗外部環(huán)境的熱交換，還要確保內(nèi)部熱平衡，這要求控制器能夠?qū)崟r補(bǔ)償因散熱引起的溫度波動。傳統(tǒng)的控制方法往往難以精確預(yù)測和補(bǔ)償這些動態(tài)變化，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)條件難以穩(wěn)定在設(shè)定值，限制了實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和效率。
4、鑒于上述挑戰(zhàn)，
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是缺乏一種能夠在實(shí)驗(yàn)支路流量調(diào)整時對本體出口溫度的高效、精準(zhǔn)調(diào)控的方法，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)可靠性和效率較差，目的在于提供一種熱工水力實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)支路溫度和流量的耦合調(diào)控方法及系統(tǒng)，解決了實(shí)驗(yàn)可靠性和效率較差的問題。
2、本專利技術(shù)通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
3、熱工水力實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)支路溫度和流量的耦合調(diào)控方法，包括
4、采集熱工水力實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)，其中，所述歷史數(shù)據(jù)包括環(huán)境溫度、加熱功率、實(shí)驗(yàn)本體入口流量、實(shí)驗(yàn)本體入口流體溫度、實(shí)驗(yàn)本體出口流體溫度和實(shí)驗(yàn)本體進(jìn)出口流體平均壓力；
5、根據(jù)實(shí)驗(yàn)本體進(jìn)出口流體平均壓力，通過工質(zhì)物性函數(shù)獲得工質(zhì)定壓比熱容；
6、根據(jù)加熱功率、實(shí)驗(yàn)本體入口流量、實(shí)驗(yàn)本體入口流體溫度、實(shí)驗(yàn)本體出口流體溫度和工質(zhì)定壓比熱容，計(jì)算出加熱功率系數(shù)；
7、采用環(huán)境溫度、實(shí)驗(yàn)本體入口流量、實(shí)驗(yàn)本體入口流體溫度、實(shí)驗(yàn)本體出口流體溫度和加熱功率系數(shù)訓(xùn)練待訓(xùn)練的加熱功率系數(shù)預(yù)測模型，獲得訓(xùn)練完成的加熱功率系數(shù)預(yù)測模型；
8、將實(shí)時的環(huán)境溫度、實(shí)驗(yàn)本體入口流量、實(shí)驗(yàn)本體入口流體溫度和實(shí)驗(yàn)本體出口流體溫度目標(biāo)值作為加熱功率系數(shù)預(yù)測模型的輸入?yún)?shù)，預(yù)測得到加熱功率系數(shù)預(yù)測值；
9、根據(jù)預(yù)測的加熱功率系數(shù)預(yù)測值、實(shí)驗(yàn)本體出口流體溫度目標(biāo)值、實(shí)時的實(shí)驗(yàn)本體入口流量、實(shí)驗(yàn)本體入口流體溫度和工質(zhì)定壓比熱容計(jì)算得到加熱功率前饋值；
10、根據(jù)本體出口流體溫度目標(biāo)值和本體出口流體溫度的偏差，采用pid控制算法，得到加熱功率反饋調(diào)整值；
11、將加熱功率前饋值和加熱功率反饋值相加，得到本體加熱功率值，通過將本體加熱功率值作為目標(biāo)值調(diào)整實(shí)驗(yàn)本體加熱功率，實(shí)現(xiàn)對實(shí)驗(yàn)本體出口流體溫度的控制。
12、作為一種可能的設(shè)計(jì)，上述加熱功率系數(shù)預(yù)測模型中，環(huán)境溫度、實(shí)驗(yàn)本體入口流量、實(shí)驗(yàn)本體入口流體溫度、實(shí)驗(yàn)本體出口流體溫度作為輸入?yún)?shù)，加熱功率系數(shù)為輸出結(jié)果。
13、作為一種可能的設(shè)計(jì)，上述加熱功率系數(shù)預(yù)測模型采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法或卷積神經(jīng)算法。
14、作為一種可能的設(shè)計(jì)，上述加熱功率系數(shù)通過下式計(jì)算：
15、α＝p/(fin·(tout-tin)·cp)
16、式中，
17、α：加熱功率系數(shù)；
18、p：加熱功率；
19、fin：實(shí)驗(yàn)本體入口流量；
20、tin：實(shí)驗(yàn)本體入口流體溫度；
21、tout：實(shí)驗(yàn)本體出口流體溫度；
22、cp：工質(zhì)定壓比熱容。
23、作為一種可能的設(shè)計(jì)，上述加熱功率前饋值通過下式計(jì)算：
24、pff＝αff·fin·(tout,s-tin)·cp
25、式中，
26、pff：加熱功率前饋值；
27、αff：加熱功率系數(shù)預(yù)測值；
28、fin：實(shí)驗(yàn)本體入口流量；
29、tout,s：本體出口溫度目標(biāo)值；
30、tin：實(shí)驗(yàn)本體入口流體溫度；
31、cp：工質(zhì)定壓比熱容。
32、作為一種可能的設(shè)計(jì)，上述通過將該本體加熱功率值作為目標(biāo)值調(diào)整實(shí)驗(yàn)本體加熱功率，實(shí)現(xiàn)對實(shí)驗(yàn)本體出口流體溫度的控制，具體是指通過調(diào)整實(shí)驗(yàn)本體的電壓、電流，使實(shí)際加熱功率值與本體加熱功率值保持一致。
33、本專利技術(shù)還提供一種熱工水力實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)支路溫度和流量的耦合調(diào)控系統(tǒng)，應(yīng)用于熱工水力實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，包括
34、第一參數(shù)獲取模塊，用于獲取熱工水力實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)包括環(huán)境溫度、加熱功率、實(shí)驗(yàn)本體入口流量、實(shí)驗(yàn)本體入口流體溫度、實(shí)驗(yàn)本體出口流體溫度和實(shí)驗(yàn)本體進(jìn)出口流體平均壓力；
35、第一計(jì)算模塊，用于根據(jù)實(shí)驗(yàn)本體進(jìn)出口流體平均壓力，通過工質(zhì)物性函數(shù)獲得工質(zhì)定壓比熱容；
36、第二計(jì)算模塊，用于根據(jù)加熱功率、實(shí)驗(yàn)本體入口流量、實(shí)驗(yàn)本體入口溫度、實(shí)驗(yàn)本體出口溫度和工質(zhì)定壓比熱容，計(jì)算出加熱功率系數(shù)；
37、模型訓(xùn)練模塊，用于采用環(huán)境溫度、實(shí)驗(yàn)本體入口流量、實(shí)驗(yàn)本體入口流體溫度、實(shí)驗(yàn)本體出口流體溫度作為輸入，采用加熱功率系數(shù)作為輸出，訓(xùn)練加熱功率系數(shù)預(yù)測模型，獲得訓(xùn)練完成的加熱功率系數(shù)預(yù)測模型；
38、第二參數(shù)獲取模塊，用于獲取熱工水力實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的實(shí)時環(huán)境溫度、實(shí)驗(yàn)本體入口流量、實(shí)驗(yàn)本體入口流體溫度、實(shí)驗(yàn)本體出口流體溫度和實(shí)驗(yàn)本體進(jìn)出口流體平均壓力；
39、預(yù)測模塊，將實(shí)時環(huán)境溫度、實(shí)驗(yàn)本體入口流量、實(shí)驗(yàn)本體入口流體溫度和實(shí)驗(yàn)本體出口流體溫度目標(biāo)值輸入加熱功率系數(shù)預(yù)測模型，預(yù)測得到加熱功率系數(shù)；
40、第三計(jì)算模塊，通過加熱功率系數(shù)預(yù)測值、實(shí)驗(yàn)本體出口流體溫度目標(biāo)值和被預(yù)測樣本中的實(shí)驗(yàn)本體入口流量、實(shí)驗(yàn)本體入口流體溫度、工質(zhì)定壓比熱容計(jì)算得到加熱功率前饋值；
41、第三參數(shù)獲取模塊，實(shí)時獲取實(shí)驗(yàn)本體出口流體溫度；
42、第四計(jì)算模塊，通過實(shí)驗(yàn)本體出口流體溫度和實(shí)驗(yàn)本體出口流體溫度目標(biāo)值本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.熱工水力實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)支路溫度和流量的耦合調(diào)控方法，其特征在于，包括
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱工水力實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)支路溫度和流量的耦合調(diào)控方法，其特征在于，所述加熱功率系數(shù)預(yù)測模型中，環(huán)境溫度、實(shí)驗(yàn)本體入口流量、實(shí)驗(yàn)本體入口流體溫度、實(shí)驗(yàn)本體出口流體溫度作為輸入?yún)?shù)，加熱功率系數(shù)為輸出結(jié)果。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱工水力實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)支路溫度和流量的耦合調(diào)控方法，其特征在于，所述加熱功率系數(shù)預(yù)測模型采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法或卷積神經(jīng)算法。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱工水力實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)支路溫度和流量的耦合調(diào)控方法，其特征在于，所述加熱功率系數(shù)通過下式計(jì)算：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱工水力實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)支路溫度和流量的耦合調(diào)控方法，其特征在于，所述加熱功率前饋值通過下式計(jì)算：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱工水力實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)支路溫度和流量的耦合調(diào)控方法，其特征在于，所述調(diào)整實(shí)驗(yàn)本體加熱功率具體是指通過調(diào)整實(shí)驗(yàn)本體的電壓、電流，使實(shí)際加熱功率值與本體加熱功率值保持一致。
7.一種熱工水力實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)支路溫度和流量的耦合調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于，應(yīng)用于
8.一種主機(jī)設(shè)備，其特征在于，包括
9.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序/指令，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序/指令被處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的熱工水力實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)支路溫度和流量的耦合調(diào)控方法的步驟。
10.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)中存儲有計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令被處理器加載并執(zhí)行時，實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的熱工水力實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)支路溫度和流量的耦合調(diào)控方法。
...【技術(shù)特征摘要】
1.熱工水力實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)支路溫度和流量的耦合調(diào)控方法，其特征在于，包括
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱工水力實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)支路溫度和流量的耦合調(diào)控方法，其特征在于，所述加熱功率系數(shù)預(yù)測模型中，環(huán)境溫度、實(shí)驗(yàn)本體入口流量、實(shí)驗(yàn)本體入口流體溫度、實(shí)驗(yàn)本體出口流體溫度作為輸入?yún)?shù)，加熱功率系數(shù)為輸出結(jié)果。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱工水力實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)支路溫度和流量的耦合調(diào)控方法，其特征在于，所述加熱功率系數(shù)預(yù)測模型采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法或卷積神經(jīng)算法。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱工水力實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)支路溫度和流量的耦合調(diào)控方法，其特征在于，所述加熱功率系數(shù)通過下式計(jì)算：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱工水力實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)支路溫度和流量的耦合調(diào)控方法，其特征在于，所述加熱功率前饋值通過下式計(jì)算：
6.根據(jù)權(quán)利要求...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：鄧康杰，畢景良，昝元鋒，李朋洲，徐建軍，袁德文，
申請(專利權(quán))人：中國核動力研究設(shè)計(jì)院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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