油液多模态感知集尘体饱和及电场调控方法、系统、设备及介质与流程

本发明涉及静电吸附分离及自动控制，具体涉及油液多模态感知集尘体饱和及电场调控方法、系统、设备及介质。

背景技术：

1、随着装备智能化水平的提升，该技术正从传统的固定参数运行模式向状态感知与自适应调控方向发展。目前，多模态传感融合、电磁层析成像及模型预测控制等技术逐渐被引入静电吸附系统中，旨在实时获取集尘体内部的颗粒沉积状态，并据此动态调节电场参数，以优化吸附效率并延长滤材寿命。然而，受限于油液环境的强电磁干扰、多相流复杂性以及颗粒沉积行为的非线性时变特征，现有方法在从原始感知数据中解耦出与吸附状态强相关的微弱特征信号方面仍面临显著困难，导致后续状态评估与调控决策存在较大不确定性。

2、现有技术中，集尘体饱和状态的判定主要依赖油液进出口压差、集尘单元宏观电容变化或单一振动信号幅值等宏观平均测量量，当前方法难以区分滤层表面滤饼形成与深层孔隙堵塞这两种机制迥异的饱和模式，且信号响应存在明显滞后，易受油液温度、含水量及老化程度等背景因素漂移的干扰，信噪比低。在调控策略方面，当前普遍采用基于预设阈值的档位切换或固定pid调节方式，未能建立电场参数与集尘体内部颗粒吸附/脱附微观动力学状态之间的动态映射模型，缺乏对堵塞趋势的前瞻性预判能力，亦无法在多目标约束下求解电场力谱的最优配置。上述不足使得现有系统在面对工况波动时，往往过早触发更换或清灰操作，造成资源浪费，或未能及时干预导致滤材不可逆堵塞，亟需从信号提取、状态建模与优化调控三个层面实现方法性突破。

技术实现思路

1、鉴于上述现有存在的问题，本发明提供了油液多模态感知集尘体饱和及电场调控方法、系统、设备及介质，用以解决现有技术中难以从强噪声背景中解耦微弱特征信号，无法区分滤饼形成与深层堵塞的饱和模式，调控策略缺乏对颗粒沉积动力学失稳的前瞻性预判及多约束电场力谱寻优能力的问题。

2、为解决上述技术问题，提出了油液多模态感知集尘体饱和及电场调控方法，包括，

3、对采集的差值响应信号执行时反聚焦处理，得到集尘体内部每个聚焦点的能量响应向量；以结构保持正则化为约束，利用所述能量响应向量重构介电常数变化分布及时间微变分布，计算局部状态指数，并统计全局状态变化率；将所述全局状态变化率的历史序列输入相空间重建模型，识别失稳前兆特征并预测剩余时间；依据全局状态变化率及剩余时间所处的风险区间，切换分区间优化模型的控制代价项，求解多频电场配置参数；施加多频电场配置参数，触发标定探测，以所得标定数据反向修正能量补偿因子和正则化强度基准值。

4、作为本发明所述的油液多模态感知集尘体饱和及电场调控方法的一种优选方案，其中：所述执行时反聚焦处理包括，对所述差值响应信号进行时频变换，得到差值信道频域响应；

5、利用由纯净状态基准响应经特征分解得到的空间滤波函数，对差值信道频域响应的共轭进行加权处理；

6、构造能量补偿项，将加权结果与所述能量补偿项结合，构建时反聚焦算子；

7、基于所述时反聚焦算子，确定使电磁波能量向预设聚焦点汇聚的发射波形，接收并记录当前聚焦点的能量响应。

8、作为本发明所述的油液多模态感知集尘体饱和及电场调控方法的一种优选方案，其中：所述重构介电常数变化分布及时间微变分布包括，将能量响应向量与预设映射模型预测值之间的残差作为数据保真项；

9、以介电常数变化分布的分布结构测度构建惩罚项，形成重构优化模型；

10、求解所述重构优化模型，获得当前时刻的介电常数变化分布；

11、对当前时刻与前次重构的介电常数变化分布执行差分运算，得到时间微变分布。

12、作为本发明所述的油液多模态感知集尘体饱和及电场调控方法的一种优选方案，其中：所述统计全局状态变化率包括，提取所述介电常数变化分布的空间梯度特征，以及所述时间微变分布的时间变化率；

13、通过预设耦合函数对所述空间梯度特征与时间变化率进行融合，得到局部状态指数；

14、对全空间离散点上的局部状态指数求和，并求取和值的时间导数，作为全局状态变化率。

15、作为本发明所述的油液多模态感知集尘体饱和及电场调控方法的一种优选方案，其中：所述识别失稳前兆特征并预测剩余时间包括，利用相空间重建方法将所述全局状态变化率的历史序列构建为相空间轨迹，确定重建维度与延时参数；

16、计算所述相空间轨迹的轨迹发散度量和轨迹弯曲度量，当轨迹发散度量与轨迹弯曲度量满足预设失稳判据时，判定进入失稳前兆状态；

17、在所述失稳前兆状态下，将当前相空间轨迹与存储的参考轨迹集合进行轨迹匹配，获得与当前轨迹相同的历史轨迹对应的达到全局状态变化率临界值的时间，作为剩余时间。

18、作为本发明所述的油液多模态感知集尘体饱和及电场调控方法的一种优选方案，其中：所述求解多频电场配置参数包括，根据全局状态变化率和剩余时间，确定当前运行风险等级；

19、所述分区间优化模型包含与多个运行风险等级一一对应的控制代价函数，其中，最高风险等级对应第一代价函数，中间风险等级对应第二代价函数，最低风险等级对应第三代价函数；

20、第一代价函数和第二代价函数均包含基于电场参数与全局状态变化率映射关系得到的状态变化率预测项；

21、在当前运行风险等级下，仅以对应的控制代价函数最小化为目标，求解多频电场的幅值参数与频率参数组合。

22、作为本发明所述的油液多模态感知集尘体饱和及电场调控方法的一种优选方案，其中：所述反向修正能量补偿因子和正则化强度基准值包括，在施加多频电场配置参数后的预设时间窗口内，执行获取差值响应信号及时反聚焦处理，获得标定能量响应向量；

23、根据所述标定能量响应向量获得标定介电常数分布，计算所述标定介电常数分布与施加电场前预测的介电常数分布间的分布偏差；

24、当所述分布偏差在连续判定次数内均超过预设偏差阈值时，沿所述分布偏差对能量补偿因子的梯度方向更新能量补偿因子，并调整正则化强度基准值。

25、本优选技术方案的有益效果为：通过状态量化与相空间预测将饱和评判从滞后响应转变为超前趋势预判，配合风险解耦优化与标定反馈校准，实现了集尘体全生命周期内探测精度与调控策略的自主闭环。

26、作为本发明所述的油液多模态感知集尘体饱和及电场调控系统的一种优选方案，其特征在于，包括时反聚焦探测模块、状态量化评估模块、失稳前兆预测模块、风险解耦优化模块以及参数校准模块。

27、所述时反聚焦探测模块，用于通过时间反演处理，将电磁波能量聚焦于集尘体内部各预设点，获得反映局部介电特性变化的能量响应向量。

28、所述状态量化评估模块，用于以结构保持正则化为约束，利用能量响应向量重构介电常数变化分布及时间微变，并计算局部状态指数和全局状态变化率。

29、所述失稳前兆预测模块，用于将全局状态变化率历史序列输入相空间重建模型，提取轨迹发散度和弯曲度特征，识别失稳前兆，并通过轨迹匹配预测达到临界状态所需剩余时间。

30、所述风险解耦优化模块，用于根据全局状态变化率与剩余时间划分运行风险等级，动态切换分区间优化模型的控制代价项，求解使当前风险区间代价最小的多频电场幅值与频率组合。

31、所述参数校准模块，用于施加优化所得电场参数并触发标定探测，利用标定数据计算介电常数分布偏差，反向修正时间反演处理中的能量补偿因子和重构中的正则化强度基准值。

32、一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现油液多模态感知集尘体饱和及电场调控所述的方法的步骤。

33、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现油液多模态感知集尘体饱和及电场调控所述的方法的步骤。

34、本发明的有益效果：本发明通过引入与运行状态关联的能量补偿，将电磁波能量在集尘体内部指定点形成单向汇聚，使深层微弱堵塞信号以高对比度能量响应的形式被有效提取，解决了强噪声背景下局部异常难以感知的问题；结构保持正则化重构利用分布结构测度约束反演成像，克服了传统平滑处理模糊颗粒沉积锐利边界的缺陷，使介电常数变化分布及时间微变分布能够清晰区分弥散吸附与尖锐团簇；状态量化评估将空间梯度特征与时间变化率耦合为局部状态指数，并统计全空间瞬时变化率，将堵塞过程从滞后判定转化为可连续观测的动态指标；失稳前兆预测将历史序列映射至相空间，通过轨迹发散度量与弯曲度量识别混沌前兆并匹配参考轨迹估算剩余时间，由阈值触发升级为趋势预判，为调控争取了决策窗口；风险解耦优化依据风险等级动态切换单一代价函数求解电场参数，避免了多目标加权相互牵制的问题，确保高危状态果断反冲解堵、安全状态低耗运行；通过标定探测计算分布偏差，反向修正能量补偿因子与正则化强度基准值，使系统在集尘体全生命周期内持续保持探测精度与调控可靠性。