[發明專利]一種基于離散技術的聚合過程牌號切換軌跡優化方法

有效

• 申請號: 201010176332.7
• 申請日: 2010-05-18
• 公開（公告）號: CN101859408A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發明（設計）人: 葛銘;鄭小青;李春富;魏江;鄭松
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G06Q10/00
• 分類號: G06Q10/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

1.一種基于離散技術的聚合過程牌號切換軌跡優化方法，其特征在于該方法的具體步驟是：

步驟(1)建立聚合過程牌號切換的通用軌跡優化模型，包括切換時間最短模型和不合格產品最小量模型；

所述的切換時間最短模型表示為：

Minu{tgt}]]>

s.t.

dxdt=f(x(t),u(t),t)]]>

g(x(t_gt)，u(t_gt)，t_gt)＜＝0

所述的不合格產品最小量模型表示為：

Minu,tgt{∫0tgt[p(x(t),u(t),t)-ptarget]2dt}]]>

s.t.

dxdt=f(x(t),u(t),t)]]>

g(x(t_gt)，u(t_gt)，t_gt)＜＝0

其中，t_gt表示切換時間、p表示切換過程中任一時刻的產品指標、p_target表示目標牌號的產品指標，x表示狀態變量、u表示控制變量、t表示時間常數，Min表示最小，f表示狀態函數，g表示約束條件，即對初始牌號或者目標牌號的產品指標提出要求；

步驟(2)將建立的切換時間最短模型和不合格產品最小量模型合并為以下動態軌跡優化模型：

Minu,tgt{J(x(t),u(t),t)}]]>

s.t.

dxdt=f(x(t),u(t),t)]]>

g(x(t_gt)，u(t_gt)，t)＜＝0

其中，J表示目標函數；

步驟(3)將動態軌跡優化模型采用有限元離散技術將動態軌跡優化模型轉換為穩態模型；首先對牌號切換時間進行有限元分割，然后將控制變量u和狀態變量x在每個有限元上進行離散化，將上述的動態軌跡優化模型轉換成非線性規劃的穩態模型；

對牌號切換時間進行有限元分割就是將牌號切換時間就分割成一個個相連的有限元，即一個個互連的時間子域；

離散化過程是對控制變量和狀態變量在每個有限元上，通過離散規則進行全離散化；

通過離散化將同時含有微分方程和代數方程的牌號切換動態軌跡優化模型轉換成只包含代數方程的穩態模型，表示為：

Minu,tgtJ(x,u,t)]]>

s.t.

c(x，u，t)＝0

g(x，u，t)＝0

其中，c表示代數方程約束，由狀態函數f通過上述離散化過程得到；

步驟(4)通過非線性規劃算法對只含代數方程的穩態模型進行求解，得到最優的聚合過程牌號的切換軌跡，求得控制變量u和切換時間t_gt；

步驟(5)將得到的切換過程中的控制變量計算結果u提供給聚合物生產現場控制裝置，控制裝置根據該控制策略對現場生產裝置進行控制調節。

2.如權利要求1所述的一種基于離散技術的聚合過程牌號切換軌跡優化方法，其特征在于步驟(3)中進行離散化選用如下離散化規則中的一種：

a.高斯規則

∫01y(z)dz=Σj=1Nwjy(zj)]]>

其中，z表示積分變量，y(z)表示積分函數，w_j表示積分權重，j表示積分點數的序號，N表示積分點的個數；

b.雷道規則

∫01y(z)dz=Σj=1Nwjy(zj)+wN+1y(z=0)]]>

∫01y(z)dz=Σj=1Nwjy(zj)+wN+1y(z=1)]]>

其中，w_N+1表示第N+1個點的積分權重；y(z＝0)表示積分變量等于0時的積分函數值；y(z＝1)表示積分變量等于1時的積分函數值；

c.魯巴圖規則

∫01y(z)dz=Σj=1Nwjy(zj)+wN+1y(z=0)+wN+2y(z=1)]]>

其中，w_N+2表示第N+2個點的積分權重；

具體選用離散規則的原則是：如果狀態函數f不包含對初始牌號或者目標牌號時刻的影響，采用高斯規則；如果狀態函數f包含對初始牌號或者目標牌號時刻的影響，采用雷道規則；如果狀態f同時包含對初始牌號和目標牌號時刻的影響，采用魯巴圖規則。