[发明专利]一种燃气当量比预测方法、系统及处理终端

权利要求书

1.一种燃气当量比预测方法，其特征在于，所述燃气当量比预测方法利用多频激励离子电流传感器测量得到被测燃烧器不同入口流量下的多频激励离子电流时变信号；对多频激励时变信号进行非整周期在线解调，获得不同时刻下、不同激励频率对应的离子信号振幅，进而得到不同时刻对应的离散离子电流幅值谱；利用主成分分析对不同时刻下离散幅值谱进行特征降维及去噪，得到不同时刻下的降维特征矩阵；将不同时刻下的降维特征矩阵输入到所建立的离子电流幅值谱-燃气当量比非线性预测模型中，最终实现对不同时刻下燃气当量比的实时预测。

2.如权利要求1所述的燃气当量比预测方法，其特征在于，所述燃气当量比预测方法包括以下步骤：

步骤一，控制多频激励信号源，使产生一个具有平坦功率谱及较优峰值因数CF的多频叠加交流激励信号y(t)，将其施加在离子电流传感器两极间；

步骤二，利用交流电桥及测量电路将多频激励下的离子电流时变信号转换为电压时变信号，并输入到数据采集系统进行采集；

步骤三，对所采集的离子电压信号进行非整周期在线解调，获得不同时刻下的离散离子电流幅值谱S_A^t；利用PCA对不同时刻下的离散离子电流幅值谱S_A^t进行特征降维及去噪，得到不同时刻下的降维特征矩阵X_t；时刻点数为N时，所述S_A和S_A^t分别表示为：

S_A＝{A(f_i)|i＝1,2,...,M}，S_A^t＝{S_A(t_k)|k＝1，2，...，N}；

步骤四，将降维后的特征矩阵X_t输入到前期所建立的离子电流幅值谱-燃气当量比非线性预测模型中进行燃气当量比Ф的预测，从而最终实现对不同时刻下当量比的实时预测。

3.如权利要求2所述的燃气当量比预测方法，其特征在于，步骤一中，所述y(t)表示为几个正弦波分量的总和，每个正弦波分量都有各自的幅度、频率及相位，记A_i，ω_i和分别为第i个谐波分量的幅度，角频率和初始相位，M是多频激励信号中谐波分量的数量，则有：

为了优化多频激励信号的峰值因数，使用下式对进行优化：

4.如权利要求2所述的燃气当量比预测方法，其特征在于，步骤一中，所述多频叠加交流激励信号施加在离子电流传感器电极间，使得两级间的产生特定的离子电流-频率响应曲线。

5.一种实施权利要求1～4任意一项所述的燃气当量比预测方法的燃气当量比预测系统，其特征在于，所述燃气当量比预测系统包括：多频激励信号源、测量探针、基于交流电桥的测量电路、在线解调模块及数据采集系统；其中，多频激励信号源用于产生多频激励信号，测量探针作为传感器的电极，测量电路将离子电流信号转化为电压信号便于采集，在线解调电路用于多频离子电压信号的实时解调，数据采集系统用于解调后幅值数据的采集与保存。