1.一种精馏过程单吨能耗估计精度评估方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:建立精馏过程的状态空间模型,基于所述状态空间模型得到模型预测值,同时获取精馏过程的观测值,建立精馏过程的状态空间模型的方法包括:针对物料平衡问题对精馏过程构建高阶形式的模型方程,使用具有五维结构形式的模型,精馏过程模型的参数可在特定区间内进行变化,具体模型形式为:xn=Anxn‑1+Enun+Bnwn,
yn=Cnxn+vn,
其中, 为精馏过程高阶模型的状态向量,n为时刻; 为位于精馏塔内部顶端的密度较轻物料成分的摩尔系数; 为位于精馏塔底部的密度较轻物料成分的摩尔系数; 为单吨能耗估计时用到的状态变量;un为精馏塔系统的控制量;wn为精馏塔输入扰动;vn为精馏塔中传感器扰动;精馏塔模型的参数An、Bn和Cn的计算形式为:Cn=I1×5,I为单位矩阵;
S2:基于所述观测值和模型预测值确定状态估计模型如下:其中,n为时刻, 为模型预测值,yn为观测值, 为状态变量的估计值,Kn为估计增益,根据所述状态估计模型和所述状态空间模型得到精馏过程单吨能耗估计值,包括:根据所述状态估计模型和所述状态空间模型在某一时刻进行状态估计,得到状态估计增益以及当前时刻的状态变量的估计值;
基于所述状态变量的估计值获得单吨能耗估计值,其计算公式为:S3:利用确定的评价函数获得总体评价最优的状态变量的估计值,包括确定所述评价函数的数学表达式为 利用该评价函数获得总体评价最优的状态变量的估计值其中,T为初始时刻到当前时刻时长;
描述影响所述估计值偏离真实值而反应在所述观测值中的干扰信息,并将该干扰信息从所述观测值上传递至状态变量的估计值中,获得状态变量估计精度,包括:将影响所述估计值偏离真实值而反应在观测值中的干扰信息表示为 其中δ表示和观测值维数相同的向量;
通过如下公式将所述干扰信息从观测值上传递至状态变量的估计值中:其中,ε是一个极小值且是标量, 表示在 的情况下得到的估计值;
基于该公式得到状态变量估计精度 其中 为估计值偏离最优估计值的大小;
S4:将影响估计值的干扰信息单位化,包括:对 在ε方向上求偏导,得到影响估计值的干扰信息的单位化值其中,
当||δ||→0时,将影响估计值的干扰信息的单位化值简化为利用状态变量估计精度、简化后的影响估计值的干扰信息的单位化值以及欧拉公式得到基于所述单位化后的干扰信息对单吨能耗估计精度进行评估,包括:将 在δ方向上进行偏导运算,得到评价函数视野下的影响估计值的干扰信息并将其单位化 ,将单位化值定义为影响力函数Ln,其具体形式 为化简所述影响力函数Ln,利用求导链式法则将 的结果代入化简后的影响力函数Ln,得到 其中, 为 在 方向上的一阶偏导, 为 在 方向上的一阶偏导;
基于状态变量估计精度的求解公式获得单吨能耗估计精度评价结果 其T
中,PGn表示n时刻能耗评估结果, 表示Ln中第i行第i列。
2.一种精馏过程单吨能耗估计精度评估系统,其特征在于,包括:模型构建模块,所述模型构建模块用于建立精馏过程的状态空间模型,基于所述状态空间模型得到模型预测值,同时获取精馏过程的观测值,建立精馏过程的状态空间模型的方法包括:针对物料平衡问题对精馏过程构建高阶形式的模型方程,使用具有五维结构形式的模型,精馏过程模型的参数可在特定区间内进行变化,具体模型形式为:xn=Anxn‑1+Enun+Bnwn,
yn=Cnxn+vn,
其中, 为精馏过程高阶模型的状态向量,n为时刻; 为位于精馏塔内部顶端的密度较轻物料成分的摩尔系数; 为位于精馏塔底部的密度较轻物料成分的摩尔系数; 为单吨能耗估计时用到的状态变量;un为精馏塔系统的控制量;wn为精馏塔输入扰动;vn为精馏塔中传感器扰动;精馏塔模型的参数An、Bn和Cn的计算形式为:Cn=I1×5,I为单位矩阵;
能耗估计模块,所述能耗估计模块用于基于所述观测值和模型预测值确定状态估计模型如下:其中,n为时刻, 为模型预测值,yn为观测值, 为状态变量的估计值,Kn为估计增益;
根据所述状态估计模型和所述状态空间模型得到精馏过程单吨能耗估计值,包括:根据所述状态估计模型和所述状态空间模型在某一时刻进行状态估计,得到状态估计增益以及当前时刻的状态变量的估计值;
基于所述状态变量的估计值获得单吨能耗估计值,其计算公式为:估计精度计算模块,所述估计精度计算模块用于利用确定的评价函数获得总体评价最优的状态变量的估计值,包括确定所述评价函数的数学表达式为 利用该评价函数获得总体评价最优的状态变量的估计值 其中,T为初始时刻到当前时刻时长;描述影响所述估计值偏离真实值而反应在所述观测值中的干扰信息,并将该干扰信息从所述观测值上传递至状态变量的估计值中,获得状态变量估计精度,包括:将影响所述估计值偏离真实值而反应在观测值中的干扰信息表示为 其中δ表示和观测值维数相同的向量;
通过如下公式将所述干扰信息从观测值上传递至状态变量的估计值中:其中,ε是一个极小值且是标量, 表示在 的情况下得到的估计值;
基于该公式得到状态变量估计精度 其中 为估计值偏离最优估计值的大小;
估计精度评估模块,所述估计精度评估模块用于将影响估计值的干扰信息单位化,基于所述单位化后的干扰信息对单吨能耗估计精度进行评估,所述估计精度评估模块包括干扰信息量化单元,所述干扰信息量化单元用于将影响估计值的干扰信息单位化,方法包括:对 在ε方向上求偏导,得到影响估计值的干扰信息的单位化值其中,
当||δ||→0时,将影响估计值的干扰信息的单位化值简化为利用状态变量估计精度、简化后的影响估计值的干扰信息的单位化值以及欧拉公式得到所述估计精度评估模块包括单吨能耗估计精度评估单元,所述单吨能耗估计精度评估单元用于基于所述单位化后的干扰信息对单吨能耗估计精度进行评估,方法包括:将 在δ方向上进行偏导运算,得到评价函数视野下的影响估计值的干扰信息并将其单位化 ,将单位化值定义为影响力函数Ln,其具体形式 为化简所述影响力函数Ln,利用求导链式法则将 的结果代入化简后的影响力函数Ln,得到 其中, 为 在 方向上的一阶偏导, 为 在 方向上的一阶偏导;
基于状态变量估计精度的求解公式获得单吨能耗估计精度评价结果 其T
中,PGn表示n时刻能耗评估结果, 表示Ln中第i行第i列。