流量?jī)x表非線性判別的有效利用
節(jié)流式流量?jī)x表的非線性特性流量?jī)x表是火電廠中重要的熱工儀表，其測(cè)量方法大致有體積法和速度法兩種，基于速度法的節(jié)流式流量?jī)x表在火電廠中應(yīng)用最為廣泛節(jié)流元件采用標(biāo)準(zhǔn)孔板的節(jié)流式流量?jī)x表所使用的計(jì)算公式，仍是自20世紀(jì)50年代發(fā)展起來(lái)的傳統(tǒng)1.2主蒸汽處于變工況（即主蒸汽溫度T、壓力P在不斷變化必須對(duì)式（進(jìn)行密度補(bǔ)償，否則會(huì)產(chǎn)生較大誤差。關(guān)于密度修正的方法有多種<6>，究其本質(zhì)，都是與T、2遺傳算法遺傳算法（簡(jiǎn)稱(chēng)GA）模擬了自然界中生物由低級(jí)向高級(jí)的進(jìn)化過(guò)程，是一種基于Darwin進(jìn)化論和Mendel遺傳學(xué)說(shuō)的全局隨機(jī)搜索算法，是由Holland首先提出來(lái)的<4>.由于不依賴(lài)求解問(wèn)題的梯度信息，因此GA算法具有很好的普適性，特別適于處理傳統(tǒng)搜索方法解決不了的復(fù)雜問(wèn)題和非線性問(wèn)題。
由于這些方法是基于梯度信息來(lái)求最優(yōu)解，本質(zhì)上是一種局部搜索技術(shù)，易陷入局部最優(yōu)點(diǎn)，而得不到全局最優(yōu)解因此本文選用性能更優(yōu)的GA算法，來(lái)辨識(shí)式（2）、（3）中的待定參數(shù)。初始化工作（定義適合度函數(shù)、完成編碼、設(shè)定雜交和變異概率等）種群進(jìn)化（選擇）種群進(jìn)化（雜交、變異）隨機(jī)產(chǎn)生初始種群對(duì)應(yīng)優(yōu)化問(wèn)題找到滿(mǎn)意解進(jìn)化截止條件成立GA進(jìn)化成功GA進(jìn)化失敗開(kāi)始計(jì)算種群的適合度Yes No GA優(yōu)化原理流程圖首先要定義出優(yōu)化問(wèn)題的適合度函數(shù)。本文針對(duì)節(jié)流式流量?jī)x表非線性辨識(shí)問(wèn)題，以GA尋優(yōu)所得參數(shù)計(jì)算出的主蒸汽流量值q m與實(shí)際的主蒸汽流量值q m '之間的誤差平方和最小作為待定參數(shù)k辨識(shí)優(yōu)化的判據(jù)，即將節(jié)流式流量?jī)x表非線性辨識(shí)問(wèn)題轉(zhuǎn)換如下所示的優(yōu)化問(wèn)題。
由于GA處理的是最大值問(wèn)題，式中N為一個(gè)足夠大的正數(shù)，F(xiàn)（k）即為GA所需的適合度函數(shù)。可先選取一個(gè)較大的范圍，待用遺傳算法初步尋優(yōu)后，根據(jù)參數(shù)k的變化趨勢(shì)，再縮小其變化范圍，并再次尋優(yōu)。接著，還要確定GA的其它初始條件，諸如種群規(guī)模、進(jìn)化代數(shù)、進(jìn)化閥值、雜交概率（盡量選取接近1的數(shù)值）、變異概率（通常0.001～0.1）等。然后即可進(jìn)行仿真研究。本文采用Visual C++語(yǔ)言編制GA算法程序。
仿真研究目前電網(wǎng)負(fù)荷波動(dòng)快而大，以致火電廠機(jī)組所帶負(fù)荷在隨時(shí)變動(dòng)，為此采用經(jīng)濟(jì)性好的滑壓方式來(lái)調(diào)整機(jī)組輸出功率以滿(mǎn)足外界需求，這勢(shì)必導(dǎo)致主蒸汽溫度、壓力發(fā)生變化。再者，機(jī)組運(yùn)行中的自身擾動(dòng)也會(huì)影響主蒸汽溫度、壓力的變化。遺傳算法在節(jié)流式流量?jī)x表非線性辨識(shí)中的應(yīng)用31意義。給出了某火電廠機(jī)組的一組主蒸汽溫度、壓力、流量以及節(jié)流式流量計(jì)的壓差值，設(shè)計(jì)工況為T(mén) j =555℃、P j =13.72 MPa.
本文GA算法中選取二進(jìn)制編碼長(zhǎng)度l=15，種群規(guī)模n=10，種群進(jìn)化代數(shù)t=100，雜交概率P C =0.8，變異概率P M =0.01，初始種群隨機(jī)產(chǎn)生，選擇策略采用輪盤(pán)賭，雜交策略采用一點(diǎn)雜交，變異策略采用取反變異。以種群進(jìn)化代數(shù)t＞100作為進(jìn)化截止條件，即在100代以?xún)?nèi)沒(méi)有找到優(yōu)化問(wèn)題滿(mǎn)意解就宣告GA進(jìn)化失敗。以式（6）作為適合度函數(shù)，其中q m（k）用式（3）計(jì)算，N=400000.以種群的適合度到達(dá)F≥399920，即流量誤差平方和ER≤80作為GA進(jìn)化成功的衡量值。此外辯識(shí)參數(shù)k 1、k 2均為正數(shù)，前者取值范圍較大，后者較小（k 2 <10）。經(jīng)多次比較，最后確定k 1∈<10，20>、k 2∈（0，2）。中國(guó)糧油儀器網(wǎng) http://m.51wenwangwen.com/
