[0049] 为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
[0050] 如图1所示，本发明提供了一种基于最小方差的控制回路性能评估方法，所述的方法包括以下步骤：
[0051] 采集天然气管道压力控制回路数据，所述控制回路数据包括天然气管道进口和出口的天然气压力参数；
[0052] 对采集到的控制回路数据进行分析，建立进出口压力的输入输出模型；
[0053] 以天然气管道进口的天然气压力数据作为输入，通过所述输入输出模型得到预测输出值；
[0054] 比较所述预测输出值与实际采集到的天然气管道出口的天然气压力数据得到误差，基于最小方差算法评估控制回路的性能。
[0055] 在一种优选的实施方式中，采用预测误差方法，建立进出口压力的输入输出模型，所述预测误差算法采用如下模型结构：
[0056] yt+a1yt-1+…+anayt-na＝b1ut-1+b2ut-2+…+bnbut-nb
[0057] 其中，
[0058] y表示管道出口压力值，u表示管道入口压力值，t表示当前时刻，yt,…,yt-na分别表示t时刻之前不同时刻的管道出口压力值，ut-1,…,ut-nb表示t时刻之前不同时刻的管道入口压力值，a1,…,ana分别表示t时刻之前不同时刻对应不同出口压力值的模型参数，b1,…,bnb分别表示t时刻之前不同时刻对应不同入口压力值的模型参数，其中na和nb为预设时刻选择数量。
[0059] 在一种优选的实施方式中，基于预测误差算法，根据如下公式辨识所述输入输出模型中的参数θ：
[0060]
[0061] 其中，θ表示输入输出模型参数，N表示参数θ个数， 表示输入输出数据集，[0062] 该参数θ与所述预测误差算法的模型结构具有如下对应关系：
[0063] θ＝[a1,…ana,b1,…bnb]T
[0064] 其中，[]T表示向量转置。
[0065] 在一种优选的实施方式中，通过最小二乘法得到模型参数θmin，所述模型参数θmin通过求取导数得到，公式如下：
[0066]
[0067] 其中，θmin表示通过最小二乘法得到的输入输出模型参数，从而可以得到输入输出模型，argmin[]表示取最小值，N表示参数θ个数， 表示输入输出数据集，()-1表示求矩阵的逆。
[0068] 根据如下公式计算所述的误差ε：
[0069]
[0070] 其中，ε表示所述预测输出值与实际采集到的天然气管道出口的天然气压力数据之间的误差， 是yt的预测值即以进口压力为输入，通过输入输出模型得到的输出值。
[0071] 在一种优选的实施方式中，根据如下公式计算最小方差值：
[0072]
[0073] 其中， 为最小方差值， 为所述预测输出值与实际采集到的天然气管道出口的天然气压力数据之间误差的方差， 为脉冲响应系数，d为延迟时间，一般选取2或者3。
[0074] 在一种优选的实施方式中，根据如下公式计算得到所述脉冲响应函数：
[0075] G＝h0+h1q-1+…+hd-1q-d+1
[0076] 其中，G表示脉冲响应函数，由输入输出模型得到，q表示不同延迟时间下对应不同脉冲响应系数的反馈因子，d表示延迟时间。
[0077] 在一种优选的实施方式中，基于最小方差算法评估控制回路的性能，包括如下步骤：
[0078] 根据如下公式计算控制回路的性能指标η：
[0079]
[0080] 其中， 为实际采集到的天然气管道出口的天然气压力数据的方差。
[0081] 在一种优选的实施方式中，还包括如下步骤：
[0082] 当所述控制回路的性能指标η大于预设性能阈值时，进行故障报警。
[0083] 如图2所示，本发明还提供了一种基于最小方差的控制回路性能评估系统，应用于所述的基于最小方差的控制回路性能评估方法。首先，通过PLC采集天然气管道压力控制回路数据进行预处理；其次，再利用通过Django和MySQL开源软件，和多台计算机进行分布式存储；然后，利用预测误差算法，辨识输入输出模型和获取误差；再通过最小方差算法，计算得到控制回路性能指标；在人机界面上，采用WEB形式对控制回路进出口压力和控制回路性能进行查询，对控制回路性能进行实时监测，当监测值超过设定阈值后，进行报警。
[0084] 所述系统包括：
[0085] 数据采集模块，用于采集天然气管道压力控制回路数据，所述控制回路数据包括天然气管道进口和出口的天然气压力参数；
[0086] 数据库模块，用于存储所述天然气管道压力控制回路数据；
[0087] 输入输出模型构建模块，用于采用预测误差算法对采集到的控制回路数据进行分析，建立进出口压力的输入输出模型；
[0088] 预测误差模块，用于以天然气管道进口的天然气压力数据作为输入，通过所述输入输出模型得到预测输出值，比较所述预测输出值与实际采集到的天然气管道出口的天然气压力数据得到误差；
[0089] 控制回路性能指标计算模块，用于基于最小方差算法计算控制回路性能指标。
[0090] 在一种优选的实施方式中，所述系统还包括：
[0091] 人机交互模块，用于基于Django框架搭建的网络建立人际交互界面，通过所述人机交互界面发布控制回路性能指标计算结果和报警信息。
[0092] 采用该发明的面向天然气分输站的控制回路性能评估方法及系统，利用多台个人计算机，通过采用Django和MySQL开源软件，以基于最小方差的控制回路性能评估方法为基础，构建以实时采集的控制回路进出口压力数据来评估控制回路性能的在线监测网络；能够对天然气管道压力控制回路进行实时监测，减轻人员的劳动强度，提升运行管理效率，从而避免或减少天然气管道存在的压力波动过大以及安全生产事故的发生。
[0093] 在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以做出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
