[發(fā)明專利]一種模型預(yù)測(cè)控制性能評(píng)估與診斷方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510375838.3
• 申請(qǐng)日: 2015-06-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104932488B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李麗娟;王凱;張曉曉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B23/02
• 分類號(hào): G05B23/02
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司32224
• 代理人: 董建林,汪慶朋

1.一種模型預(yù)測(cè)控制性能評(píng)估與診斷方法，包括以下幾個(gè)步驟：

步驟1：根據(jù)先驗(yàn)知識(shí)求出歷史性能基準(zhǔn)值；計(jì)算系統(tǒng)實(shí)時(shí)性能值J_i，并取其平均形式記作J_new；

步驟2：根據(jù)表征歷史數(shù)據(jù)集選取好壞程度的指標(biāo)φ代替?zhèn)鹘y(tǒng)方法的先驗(yàn)知識(shí)，選取出一段使系統(tǒng)理想程度最高的數(shù)據(jù)集作為歷史性能基準(zhǔn)值

其特征在于，還包括

步驟3：將步驟1得到的J_new與步驟2得到的作比得到系統(tǒng)性能指標(biāo)的取值區(qū)間為(0,1)，如果值接近1，則判定系統(tǒng)性能良好，如果值接近0，則轉(zhuǎn)到步驟4；

步驟4：先根據(jù)干擾的反饋不變性，分析一個(gè)MIMO系統(tǒng)，然后由系統(tǒng)的實(shí)際輸入輸出，計(jì)算出系統(tǒng)的干擾誤差e⁰(k)，再由系統(tǒng)的實(shí)際輸出與預(yù)測(cè)模型輸出求出預(yù)測(cè)誤差e(k)，并得出模型質(zhì)量指標(biāo)η，η的取值區(qū)間為(0,1)，如果η值接近1，表明預(yù)測(cè)模型與實(shí)際過(guò)程模型匹配度越高，則判定引起系統(tǒng)性能下降的原因是外部因素或者控制器因素；否則，判定系統(tǒng)模型失配，轉(zhuǎn)向步驟5；

步驟5：采用自相關(guān)函數(shù)c(lag)的表達(dá)式并進(jìn)行自相關(guān)性的檢測(cè)，該檢測(cè)可以通過(guò)在自相關(guān)函數(shù)中構(gòu)建置信區(qū)間來(lái)實(shí)現(xiàn)，這些置信區(qū)間是在信息序列來(lái)自一個(gè)基于N個(gè)樣本的正態(tài)分布的假設(shè)構(gòu)建的，根據(jù)超出置信區(qū)間的采樣點(diǎn)比例檢測(cè)預(yù)測(cè)誤差e(k)的自相關(guān)性，如果e(k)存在自相關(guān)性，則轉(zhuǎn)到步驟6，否則判定模型匹配度良好；

步驟6：設(shè)r＝n+1，其中，r為系統(tǒng)的上限，n為階級(jí)，當(dāng)n＝1,2…,n_max，采用數(shù)字子空間狀態(tài)空間系統(tǒng)辨識(shí)N4SID算法計(jì)算n每一個(gè)取值對(duì)應(yīng)的損失函數(shù)，最小的損失函數(shù)對(duì)應(yīng)的n即為e(k)的階級(jí)；當(dāng)e(k)的階級(jí)大于過(guò)程模型的階級(jí)時(shí)，則判定過(guò)程模型失配，否則判定干擾模型失配。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模型預(yù)測(cè)控制性能評(píng)估與診斷方法，其特征在于，步驟1中，所述系統(tǒng)實(shí)時(shí)性能值J_i及平均形式J_new計(jì)算方法如下：

所述系統(tǒng)實(shí)時(shí)性能值：

其中，r_i為設(shè)定值，y_i為輸出值，Δu_i為輸入增量，Q和R分別為誤差和控制作用權(quán)重矩陣；

平均形式為：

其中，N是數(shù)組的個(gè)數(shù)，i為樣本理想程度最高的點(diǎn)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模型預(yù)測(cè)控制性能評(píng)估與診斷方法，其特征在于，步驟2中，自定義的指標(biāo)φ及歷史性能基準(zhǔn)值如下：

自定義的指標(biāo)φ表征歷史數(shù)據(jù)集選取的好壞程度，φ的定義如下：

其中，M為系統(tǒng)理想的基準(zhǔn)值個(gè)數(shù),λ為權(quán)重系數(shù)，在任意長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)中，根據(jù)式(1)每M個(gè)采樣點(diǎn)計(jì)算一次φ_i，遍歷所有的φ_i，取其最小值的序號(hào)并記作i^*，此時(shí)，取i^*至i^*+M-1之間的所有采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)作為歷史數(shù)據(jù)集；

歷史性能基準(zhǔn)值可以表達(dá)為：

其中，k為整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中所有φ_i的個(gè)數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的模型預(yù)測(cè)控制性能評(píng)估與診斷方法，其特征在于，步驟3中，所述系統(tǒng)性能指標(biāo)如下：