基于扰动抑制的多枪多系统防爆制冷剂充注方法及系统与流程

本发明涉及灌注，具体为一种基于扰动抑制的多枪多系统防爆制冷剂充注方法及系统。

背景技术：

1、在冷媒储罐的维护和使用过程中，确保冷媒的有效灌注至关重要。多枪多系统防爆冷媒灌注方法的应用场景主要集中在大型制冷设备、空调系统和工业冷却应用中，这些系统通常需要在高压环境下进行冷媒的精准灌注；

2、现有技术在冷媒灌注过程中通常依赖单一的灌注枪或者简单的流量控制系统来实现冷媒的注入，这些系统虽然能够在一定程度上满足冷媒灌注的需求，但在面对多支路同时灌注时，往往无法有效监控和调整各支路的流量和压力；传统的灌注方法往往采用手动调节或者简单的流量控制，这使得在灌注过程中无法实时精确控制各支路的流量，导致冷媒的分配不均，进而影响整个系统的运行效率和安全性。

3、因此，现有技术存在显著不足之处，尤其是在灌注过程中的流量调整与实时监控方面；传统系统普遍缺乏对灌注过程的动态响应能力，无法根据实时流量和压力数据进行智能调整；这种缺陷在多支路并行灌注时尤为明显，容易导致某些支路流量不足或过量，从而引发设备故障或者冷媒浪费；为了提高冷媒注入的效率与安全性，亟需一种可靠的灌注方法，确保在不同工作压力和流量条件下，冷媒能精确分配到各个系统支路。

4、在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于扰动抑制的多枪多系统防爆制冷剂充注方法及系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种基于扰动抑制的多枪多系统防爆制冷剂充注方法，具体步骤包括：

4、对冷媒储罐的各灌注支路分别获取用于表征该支路流动特性的等效流阻系数，等效流阻系数根据该支路的稳态质量流量与该支路对应的灌注总管压力与支路背压之间的压力差的关系确定；

5、在冷媒灌注过程中，以预定采样间隔采集灌注过程参数，基于各支路的等效流阻系数、各支路背压以及系统的总需求流量计算得到前馈总管压力设定值；

6、根据灌注过程中的总实际流量与总需求流量之间的偏差计算得到压力反馈修正量，并将压力反馈修正量与前馈总管压力设定值叠加，得到最终总管压力设定值；

7、控制灌注系统使灌注总管压力跟踪最终总管压力设定值进行冷媒灌注；

8、在灌注过程中，根据各支路的流量偏差和背压变化率生成支路调节量，并据此调整各支路的比例阀开度以均衡各支路灌注。

9、进一步地，对冷媒储罐的各灌注支路逐一进行支路测试标定，支路测试标定包括：

10、使待测支路处于灌注连通状态且其他支路不参与灌注，控制灌注泵在多个不同工况下对待测支路进行灌注测试，并采集得到该待测支路在各工况下的灌注总管压力、支路背压以及稳态质量流量；对所有支路重复上述步骤，以获得各支路的支路测试数据；

11、等效流阻系数的获取包括：

12、基于支路测试数据，建立支路的稳态质量流量与支路对应的灌注总管压力与支路背压之间压力差的函数关系模型，并采用最小二乘拟合确定函数关系模型中的参数，以得到支路的等效流阻系数。

13、进一步地，前馈总管压力设定值的计算包括：在当前采样时刻获取各支路的背压，基于各支路的等效流阻系数对各支路进行等效合成得到等效总流阻，并根据当前采样时刻的总需求流量与等效总流阻确定总管压力的压力差前馈量，将压力差前馈量与表征各支路背压水平的背压合成量叠加，得到前馈总管压力设定值。

14、进一步地，压力反馈修正量的确定包括：将当前采样时刻各支路的质量流量进行汇总得到总实际流量，并基于总实际流量与总需求流量之间的流量偏差，采用pi控制算法对流量偏差进行反馈运算，输出压力反馈修正量，其中压力反馈修正量包括与流量偏差成比例的比例项以及对流量偏差进行积分得到的积分项。

15、进一步地，在灌注过程中，计算各支路在当前采样时刻的流量偏差，并基于各支路的流量偏差确定平均流量偏差贡献，其中，平均流量偏差贡献通过将各支路流量偏差的统计值与预设的流量偏差第一阈值、流量偏差第二阈值进行比较而得到，且当统计值位于第一阈值与第二阈值之间时，平均流量偏差贡献按统计值在第一阈值与第二阈值之间的位置关系进行线性插值计算，以使平均流量偏差贡献位于0至1之间。

16、进一步地，在灌注过程中，基于各支路在相邻采样时刻的背压变化确定各支路的背压变化率，并从背压变化率中提取表征背压动态变化程度的代表性背压变化率，基于代表性背压变化率通过预设的逻辑斯蒂函数计算得到背压变化率贡献，以使背压变化率贡献位于0至1之间，逻辑斯蒂函数至少具有中间阈值参数和斜率因子参数。

17、进一步地，根据当前采样时刻的背压变化率贡献和平均流量偏差贡献，并结合当前采样时刻各支路中的最大灌注进度，计算扰动强度评分，并基于扰动强度评分确定当前的灌注模式，灌注模式包括扰动抑制模式和稳态微调模式；

18、扰动强度评分包括：对背压变化率贡献与平均流量偏差贡献进行组合后经预设的非线性映射得到的第一评分项，以及基于最大灌注进度经预设的单调函数映射得到的第二评分项，扰动强度评分为第一评分项与第二评分项的加权合成结果；

19、当扰动强度评分大于或等于预设的扰动阈值时，确定当前的灌注模式为扰动抑制模式，否则确定当前的灌注模式为稳态微调模式。

20、进一步地，在确定当前灌注模式后，根据灌注模式确定用于支路比例阀开度自适应调整的非线性补偿函数的组成项；

21、在稳态微调模式下，非线性补偿函数包括前馈项和非线性项，在扰动抑制模式下，非线性补偿函数包括比例项、前馈项和非线性项；并基于非线性补偿函数的输出确定各支路在当前采样时刻的比例阀开度变化量，以驱动各支路的比例阀执行开度调整。

22、进一步地，针对任一支路，前馈项通过将该支路的背压变化率贡献进行归一化处理后输入预设的有界饱和函数得到，并与预设前馈增益系数相乘获得；

23、非线性项通过对该支路的流量偏差获取符号信息，并对流量偏差的归一化幅值进行非线性映射后与预设非线性增益系数相乘获得；

24、比例项根据该支路的流量偏差的归一化值与预设比例增益系数的乘积获得，归一化处理的基准量包括典型最大灌注流量和预设归一化因子。

25、本发明还提供一种基于扰动抑制的多枪多系统防爆制冷剂充注系统，所述一种基于扰动抑制的多枪多系统防爆制冷剂充注系统用于执行上述的一种基于扰动抑制的多枪多系统防爆制冷剂充注方法，包括：

26、流阻系数分析模块，用于对冷媒储罐的各灌注支路分别获取用于表征该支路流动特性的等效流阻系数，等效流阻系数根据该支路的稳态质量流量与该支路对应的灌注总管压力与支路背压之间的压力差的关系确定；

27、前馈压力规划模块，用于在冷媒灌注过程中，以预定采样间隔采集灌注过程参数，基于各支路的等效流阻系数、各支路背压以及系统的总需求流量计算得到前馈总管压力设定值；

28、最终压力设定模块，用于根据灌注过程中的总实际流量与总需求流量之间的偏差计算得到压力反馈修正量，并将压力反馈修正量与前馈总管压力设定值叠加，得到最终总管压力设定值；

29、灌注执行模块，用于控制灌注系统使灌注总管压力跟踪最终总管压力设定值进行冷媒灌注；

30、支路开度调整模块，用于在灌注过程中，根据各支路的流量偏差和背压变化率生成支路调节量，并据此调整各支路的比例阀开度以均衡各支路灌注。

31、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

32、本发明通过建立灌注总管压力与支路背压之差与稳态质量流量的关系模型，拟合得到各支路的等效流阻系数，为后续的流量计算和压力设定提供了可靠的数学依据；

33、其次，本发明通过固定采样间隔同步采集冷媒储罐及各支路的过程参数，结合所有支路等效流阻系数之和以及总需求流量计算前馈总管压力设定值，并采用抗积分饱和pi控制算法对实际流量偏差进行反馈修正，能够快速响应冷媒需求流量的变化，提高控制系统的稳定性和响应速度；

34、且由于冷媒灌注过程中各支路流量存在一定的偏差和背压变化率，本发明通过构建非线性补偿函数，将支路的流量偏差及背压变化率作为输入变量，对支路比例阀开度进行动态调整，能够进一步增强系统对复杂工况的适应能力，使冷媒灌注过程更加智能化和高效；确保系统在运行过程中各支路的流量稳定性和压力平衡性，从而提高冷媒灌注效率和精度。