流体管网系统控制策略智能优化研究.pdf
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1、Chinese Journal of TurbomachineryStudy of Control Strategy Intelligent Optimization in FluidNetwork SystemJia-lin ZhouCheng-hui Xu(AECC Sichuan Gas Turbine Establishment)Abstract:How to efficiently control and optimize the fluid network system to achieve the optimal operating state of the fluidnetwo
2、rk system is an important issue in the research of fluid network system control optimization.This article takes the air testsystem in a certain pipeline control system as an example,establishes an accurate fluid pipeline network model first to model andsimulate the air system,then drives the simulat
3、ion model through intelligent optimization methods and finds the best experimentalplan and provides control strategies,finally,improve the intelligence and automation of the experimental system combining fuzzycontrol.The results indicate that the method applied in this article can reasonably sort th
4、e experimental conditions and provide theoptimal control strategy,combining with fuzzy control to achieve precise control.This method can significantly reduce thedependence of pipeline systems on personnel experience,laying a solid foundation for the comprehensive automation and intelligenttransform
5、ation of pipeline systems.Keywords:Fluid Network System;Fuzzy Control;Intelligent Optimization;Control Strategy摘要:如何高效地控制和优化流体管网系统,实现流体管网系统的最优运行状态,是流体管网系统控制优化研究的重点。本文以某管网控制系统中的空气试验系统为例,首先建立精准的流体管网模型,对空气系统进行建模与仿真计算,再通过智能优化的方法驱动仿真模型,寻找最佳试验方案并给出控制策略。最后,结合模糊控制,提升试验系统的智能化和自动化程度。结果表明,本文采用的方式可以对试验工况进行合理排序并
6、给出最优控制策略,结合模糊控制达到精准控制的目的。该方法可以大幅度降低管网系统对人员经验的依赖程度,为管网系统的全面自动化、智能化转型打下坚实的基础。关键词:流体管网系统;模糊控制;智能优化;控制策略中图分类号:TP273文章编号:1006-8155-(2023)03-0094-03文献标志码:ADOI:10.16492/j.fjjs.2023.03.0016周家林许承慧(中国航发四川燃气涡轮研究院)流体管网系统控制策略智能优化研究0引言流体管网系统控制策略智能优化研究是流体力学和控制领域的交叉研究领域,其主要目标是提高流体系统的控制效率和稳定性,减少能源消耗和运行成本,延长系统的寿命。随着科
7、技的不断发展,各种新的管道、阀门、泵等流体系统元件不断涌现,流体系统的复杂性和规模也不断增大。如何高效地控制和优化流体系统,实现最优的运行状态,成为流体系统控制优化研究的重要问题1-3。本文将综合模糊控制以及智能优化方法,在建立精准的模型基础上,通过智能优化算法驱动数学模型,寻找最优控制策略,实现高效、安全、智能化的管网调控。1空气系统建模流体传输是非常复杂的过程。管网内的流动可以是层流或紊流,伴随或没有伴随能量传递,又或在流动时可流体管网系统控制策略智能优化研究 94Chinese Journal of Turbomachinery第65卷,2023年第3期Http:/turbo- Vol.
8、65,2023,No.3能发生相变。另外,由于管网系统可能包含多个输入边界,若输入的介质不同,管网内就会出现流体混合的现象,甚至发生化学反应。为了分析这些复杂的管网流动情况,需要建立节点和支路的系统模型4-5。某试验控制系统由空气系统、燃油系统及冷却水系统等子系统组成,各子系统由多组压力传感器、温度传感器反馈分段管路中的压力、温度值作为控制依据,再由多级串并联的阀门、流量孔板实现流量的控制。以图1所示的空气系统为例。上游气源分为中压气源和高压气源,汇总节点后,通过主路阀门和次路阀门等控制各支路流量压力,再经过加热器汇总到调节阀门组,最后向试验台供气。在试验时,通过调节阀门与加热器来控制试验台进
9、口空气的流量、温度、压力和出口压力,达到调节试验状态的目的。该类系统模型有以下几个特点:高温高压、工况恶劣、工况多变及系统组成复杂。系统主要由管道、调节阀组(进气阀组、进气压力调节阀组、进气流量调节阀组、排气调节阀组)和大型电加温器等组成。其复杂性表现在供气支路多,支路耦合严重,流量、压力和温度参数也有较严重的耦合。另外管路系统存在大容腔,工况调节上存在大滞后。每一次的工况调节,都需要对阀门组进行联动调控。调控不当时,流体会对管道造成冲击,影响整个系统的安全性以及设备的可靠性。对于整个空气试验系统,有多个控制阀。控制程序动作时,会触发程序内部的阀门动作计时器,该计时器记录从动作指令发出到阀门反
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