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专利号: 2021112228413
申请人: 江南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2023-10-10
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于辅助量测信息的精馏塔单吨能耗估计方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、构建精馏塔单吨能耗状态空间模型,基于构建的精馏塔单吨能耗状态空间模型,利用贝叶斯状态估计计算引入再沸器热负荷数据和辅助测量数据的贝叶斯后验分布;

S2、利用相似性度量,计算引入再沸器热负荷数据和辅助测量数据的贝叶斯后验分布和理想的贝叶斯后验分布之间的客观相似度,并以客观相似度最大为目标,求解最优的精馏塔单吨能耗预测分布;

S3、对精馏塔单吨能耗的均值和方差进行混合交互,计算混合交互后精馏塔单吨能耗的均值和方差的预测值,并对预测值进行修正,并对修正后的精馏塔单吨能耗的均值和方差的预测值进行更新;

S4、利用贝叶斯公式计算模态的后验分布以更新模态概率;

S5、将更新的均值和方差以及模态概率进行融合,得到最终的贝叶斯估计值,即待估计的精馏塔单吨能耗的均值和方差;

构建的精馏塔单吨能耗状态空间模型如下:

xk=F(rk)xk‑1+G(rk)wk,

式中, 为精馏塔单吨能耗变量, 和 分别代表再沸器热负荷数据和辅助测量数据,定义 和 分别表示再沸器热负荷序列集合和辅助测量序列集合,rk表示在有限空间 中取值的离散齐次马尔可夫链,对于任意 转移概率定义为 F(rk),G(rk)和H(rk)表示rk相关的模型矩阵,噪声项 和 为独立同分布的高斯噪

声,Qk为过程噪声方差, 和 分别分为再沸器热负荷噪声方差和辅助测量方差,假设初始分布为 其中 表示均值为 方差为P的高斯分布,为了符号简化,定义 为rk的第j个模态, 以及

利用贝叶斯状态估计计算包含再沸器热负荷数据和辅助测量数据的贝叶斯后验分布,如下:式中 表示再沸器热负荷序列和辅助测量序列总集合。

2.如权利要求1所述的基于辅助量测信息的精馏塔单吨能耗估计方法,其特征在于,采用交互式多模型方法、n阶广义伪贝叶斯算法或变结构多模型算法求解精馏塔单吨能耗的均值和方差的混合交互。

3.如权利要求1所述的基于辅助量测信息的精馏塔单吨能耗估计方法,其特征在于,所述客观相似度为距离测度、相似测度或匹配测度。

4.如权利要求1所述的基于辅助量测信息的精馏塔单吨能耗估计方法,其特征在于,步骤S2中,理想的贝叶斯后验分布如下:其中 为似然分布, 为精馏塔单吨能耗的预测分布;

引入再沸器热负荷数据和辅助测量数据的贝叶斯后验分布如下:其中 定义为引入辅助数据后的似然分布, 为引入辅助数据后需要优化求解的精馏塔单吨能耗的预测分布;

利用相似性度量,计算引入再沸器热负荷数据和辅助测量数据的贝叶斯后验分布和理想的贝叶斯后验分布之间的客观相似度,如下:并以客观相似度最大为目标,求解最优的精馏塔单吨能耗预测分布如下:其中exp(·)代表指数函数, 表示计算g(·)分布关于f(·)分布的期望。

5.如权利要求4所述的基于辅助量测信息的精馏塔单吨能耗估计方法,其特征在于,步骤S3包括:S31、求取精馏塔单吨能耗的均值和方差的混合交互:式中符号()表示与前一项相同的项,πij代表从k‑1时刻模态i到k时刻模态j的转移概率, 为k‑1时刻第i个模态的概率, 为模态j的预测概率, 为k‑1时刻第i个模态下精馏塔单吨能耗的均值, 为混合交互后j模态下的混合精馏塔单吨能耗均值,为k‑1时刻第i个模态下精馏塔单吨能耗的方差, 为混合交互后j模态下的混合精馏塔单吨能耗方差;

S32、根据预测步公式,计算精馏塔单吨能耗的均值和方差的预测值:S33、根据求解的最优精馏塔单吨能耗预测分布,对上述预测值进行修正:其中 为利用辅助测量数据获得的估

计值,

S34、利用如下公式对修正后的精馏塔单吨能耗预测值进行更新:其中

6.如权利要求5所述的基于辅助量测信息的精馏塔单吨能耗估计方法,其特征在于,步骤S4包括:利用贝叶斯公式计算模态的贝叶斯后验分布:

其中

7.如权利要求6所述的基于辅助量测信息的精馏塔单吨能耗估计方法,其特征在于,在步骤S5中,最终估计的精馏塔单吨能耗的均值和方差如下:其中 为最终估计的精馏塔单吨能耗均值,Pk表示最终估计的精馏塔单吨能耗方差。

8.一种基于辅助量测信息的精馏塔单吨能耗估计系统,其特征在于,包括:模型构建模块,用于构建精馏塔单吨能耗状态空间模型,基于构建的精馏塔单吨能耗状态空间模型,利用贝叶斯状态估计计算引入再沸器热负荷数据和辅助测量数据的贝叶斯后验分布;

最优精馏塔单吨能耗预测分布求解模块,用于利用相似性度量,计算引入再沸器热负荷数据和辅助测量数据的贝叶斯后验分布和理想的贝叶斯后验分布之间的客观相似度,并以客观相似度最大为目标,求解最优的精馏塔单吨能耗预测分布;

精馏塔单吨能耗的均值和方差的预测值更新模块,用于对精馏塔单吨能耗的均值和方差进行混合交互,计算混合交互后精馏塔单吨能耗的均值和方差的预测值,并对预测值进行修正,并对修正后的精馏塔单吨能耗的均值和方差的预测值进行更新;

模态概率更新模块,用于利用贝叶斯公式计算模态的后验分布以更新模态概率;

精馏塔单吨能耗估计结果输出模块,用于将更新的均值和方差以及模态概率进行融合,得到最终的贝叶斯估计值,即待估计的精馏塔单吨能耗的均值和方差;

构建的精馏塔单吨能耗状态空间模型如下:

xk=F(rk)xk‑1+G(rk)wk,

式中, 为精馏塔单吨能耗变量, 和 分别代表再沸器热负荷数据和辅助测量数据,定义 和 分别表示再沸器热负荷序列集合和辅助测量序列集合,rk表示在有限空间 中取值的离散齐次马尔可夫链,对于任意 转移概率定义为 F(rk),G(rk)和H(rk)表示rk相关的模型矩阵,噪声项 和 为独立同分布的高斯噪

声,Qk为过程噪声方差, 和 分别分为再沸器热负荷噪声方差和辅助测量方差,假设初始分布为 其中 表示均值为 方差为P的高斯分布,为了符号简化,定义 为rk的第j个模态, 以及

利用贝叶斯状态估计计算包含再沸器热负荷数据和辅助测量数据的贝叶斯后验分布,如下:式中 表示再沸器热负荷序列和辅助测量序列总集合。

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