[發明專利]一種基于狀態的控制系統性能評價裝置與方法

無效

• 申請號: 201410507579.0
• 申請日: 2014-09-28
• 公開（公告）號: CN104298226A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 孟慶偉;康偉;王艷松
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于控制系統的性能評價技術領域，尤其涉及一種基于狀態的控制性能檢測裝置及方法。?

背景技術

控制系統的性能評價作為控制系統研究的重要分支，對于實現控制系統的優化控制，預知維修，故障預警具有重要的理論和實踐意義。良好的性能評估方法和裝置，能夠給現場的控制工程師提供良好的操作指導，減輕現場工程師的巡檢強度。同樣，應用良好的性能的評估方法和裝置可以很好的提高生產效率，提高產品質量，實現節能降耗。?

發明內容

本發明的技術方案是，一種基于狀態的控制系統性能評價裝置與方法。?

其特征是該方法包括以下步驟：?

步驟一：將控制系統的輸出y通過狀態觀測獲得系統的狀態X＝[x₁,x₂,...x_n]；其中n為狀態的個數。?

步驟二：將系統的狀態X通過線性無關變換得到線性無關的虛擬狀態

步驟三：將虛擬狀態通過最小二乘方法估計各個狀態的最小方差MV＝[mv₁,mv₂,...mv_n]，并將其作為性能評價的基準；?

步驟四：將系統虛擬狀態的方差與性能評價基準對應作比較得到各個虛擬狀態的性能評價指標Ρ＝[p₁,p₂,...p_n]；?

步驟五：通過線性變換過程得到各個虛擬狀態的重要程度，也就是各個虛擬狀態的加權系數W＝[ω₁,ω₁,...ω₃]；?

步驟六：計算系統的性能η結果如下：?

η＝W^TΡ＝ω₁p₁+ω₂p₂+...ω_np_n?????????????????(1)?

本發明的性能評價方法得到的性能評價結果值是位于0,1之間的，越大說明性能越好，越小說明控制性能越差。?

本發明裝置包括數據轉換系統和控制系統性能評估系統兩大部分，其中：數據轉換系統包含狀態觀測器和線性無關變換器兩部分；控制系統性能評估系統由基準計算器、加權器，性能比較器，性能綜合器四部分組成。?

數據轉換系統與控制系統性能評價系統以串聯方式前后連接；數據轉換系統的狀態觀測器和線性無關?變換器以串聯方式連接；控制性能評價系統中的基準估計器以線性無關變換器的輸出作為輸入，其輸出作為性能比較器的輸入；性能比較器以線性無關變換器的輸出和基準估計器的輸出為輸入，其輸出作為性能綜合器的輸入；加權器以線性無關變換器的輸出為輸入，其輸出作為性能綜合器的輸入；性能綜合器以加權器和性能比較器的輸出作為輸入，其輸出時系統的性能評價結果。?

裝置的各部分功能如下：?

狀態觀測器：實現狀態估計；?

線性無關變換器：實現狀態的線性無關變換得到虛擬狀態；?

基準估計器：性能評價基準的估計；?

性能比較器：實現各個虛擬狀態的性能與其基準性能的比較；?

加權器：求解各個虛擬狀態的權重系數；?

性能綜合器：綜合考慮各個虛擬狀態的權重系數和性能計算控制系統的綜合性能。?

附圖說明

圖1：基于狀態的控制系統性能評價裝置原理圖?

具體實施方式

下面結合附圖，對優選實施例作詳細說明。應該強調的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發明的范圍及其應用。?

為檢測估計控制系統的性能，本發明提供控制系統的性能檢測方法及裝置。如附圖1所示，本發明主要包括數據轉換系統和控制系統性能評估系統兩大部分，其中：數據轉換系統包含狀態觀測器和線性無關變換器兩部分；控制系統性能評估系統由基準計算器、加權器，性能比較器，性能綜合器四部分組成。該方法與裝置具體實現如下：?

1.狀態觀測器?

通常的控制系統可以描述如下：?