[发明专利]一种基于动态数据协调降低测量参数噪音的方法

摘要

一种基于动态数据协调降低测量参数噪音的方法，属于信号处理及过程监测领域。本发明利用动态数据协调方法，降低动态过程中测量参数的波动、噪音及不确定度。具体技术步骤包括：1)根据对象系统，选取系统变量，根据系统的物理模型建立约束方程，建立动态数据协调问题；2)选取合适的动态数据协调问题的解法，求解动态数据协调问题；3)评定协调值的不确定度，对协调前后的计算结果进行分析。该方法有效利用了动态过程系统中空间冗余和时间冗余的测量信息，降低动态过程的测量参数的波动和噪音。该方法高效、便捷、低成本、易于实现。

主权项

1.一种基于动态数据协调降低测量参数噪音的方法，其特征在于该方法按如下步骤进行：1)从工业过程系统中，选取测量变量x及未测量变量u，测量变量x的测量值记为y；x、y和u是由多个变量组成的一维向量，如下所示：其中，n为所有测量变量的个数；p为所有未测量变量的个数；2)根据工业过程系统中各类测量仪表的精度等级，按照公式(1)来评定测量变量测量值的不确定度σ1，σ2，…σn：其中，i代表第i个测量变量，i取1，2，3...n；ξi代表置信区间为95％的仪表最大允许误差；Ns代表测量同一变量的仪表个数；k为修正系数；由测量值的不确定度按照公式(2)来计算得到协方差矩阵∑；3)根据工业过程系统中设备的动态模型，建立关于测量变量x及未测量变量u的约束方程组，如下所示：f(x，u)＝0  (3)h(x，u)＝0  (4)g(x，u)≤0  (5)其中，f代表微分方程组，h代表等式代数方程组，g代表不等式代数方程组；4)利用测量变量的测量值y、测量值的不确定度σ、约束方程组f、h和g构建动态数据协调问题，求解从起始时刻t0到当前时刻tN内目标函数φ的最小值，得到测量变量的协调值x*和未测量变量u的估计值u*；其中，j代表第j个采样时刻，j取t₀到t_N；x_j^*代表第j个采样时刻的x^*；y_j代表第j个采样时刻的y；∑_j代表第j个采样时刻的∑；上标T代表矩阵的转置；上标‑1代表矩阵的逆；代表从t₀到t_N的求和；5)采用移动窗口法来简化动态数据协调问题的复杂性：根据动态数据协调问题的特点及允许的计算时间、成本及复杂性，选取移动窗口长度；动态数据协调问题的目标函数改为φ′，求解得到测量变量的协调值x*和未测量变量u的估计值u*；其中，H代表窗口长度；6)计算测量变量的协调值x*的标准差，作为协调值x*的不确定度σ*；根据测量值y的不确定度σ和协调值x*的不确定度σ*，评定测量值和协调值的噪音幅度，并进行对比。