[發明專利]一種多變量多時變擾動系統的性能評估方法及評估系統

在審

• 申請號: 201510475139.6
• 申請日: 2015-08-05
• 公開（公告）號: CN105068530A
• 公開（公告）日: 2015-11-18
• 發明（設計）人: 王昕;劉春平
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本申請要求申請日為2014年8月12日、申請號為201410395386.0、名稱為一種多變量多時變擾動系統的性能評估方法的優先權。

技術領域

本發明涉及計算、推算技術領域，特別涉及一種基于多模型混合時變最小方差的多變量多時變擾動系統性能評估方法及評估系統。

背景技術

工業過程中各控制變量相互耦合，控制系統大多為多變量控制系統。此外，控制系統中多個時變擾動可能同時出現。如何對多變量多時變擾動系統進行有效的性能評估，在此基礎上進行策略改進，使工藝過程運行在最佳狀態，以提高企業工藝安全性與經濟效益，具有重要意義。

HarrisT在1989年首次提出利用最小方差控制得到的方差作為性能評估的基準。對于多時變擾動控制系統，多模型方法是一種有效的解決不確定性等系統動態特性隨工況發生變化的復雜工業過程控制的方法。多模型切換方法雖能有效解決多擾動系統控制問題，但當同一時刻有多個擾動時，多模型切換方法在實際間歇切換時會產生較大的暫態誤差。多模型混合方法是解決多個模型切換時存在暫態誤差問題的一種有效方法。

2014年，張巍等將多模型混合的思想應用到系統性能評估，提出了基于多模型混合最小方差控制的時變擾動控制系統性能評估方法。其表明了多模型混合評估方法評估結果與多模型切換評估方法評估結果基本相同，又很好地解決了多模型切換方法因間歇切換產生的暫態誤差對系統性能評估不利影響問題。但該方法只針對單變量多時變擾動系統且并未考慮當擾動模型變化時如何對多擾動系統進行有效的性能評估。在多變量系統性能評估領域中，對多時變擾動系統性能評估相關研究較少。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提供了一種多變量多時變擾動系統的性能評估方法及評估系統。本發明通過以下技術方案實現：

一種多變量多時變擾動系統的性能評估方法，其特征在于，包括以下步驟：

A、根據每一時刻參與多變量多時變擾動系統擾動作用的擾動模型制定每一擾動作用時刻的多變量單模型時變最小方差控制器；

其中，獲取多變量單模型時變最小方差控制器步驟如下：

S11、根據每一個多變量擾動模型計算每一擾動作用時刻在該擾動作用下的多變量多時變擾動系統的多變量擾動傳遞函數；

S12、對多變量擾動傳遞函數進行丟番圖分解；

S13、將分解得到的丟番圖方程代入傳遞函數，根據最小方差控制準則，得到多變量單模型時變最小方差控制器；

B、在每個擾動作用時刻利用多變量單模型時變最小方差控制器混合得到多變量多模型時變最小方差控制器；

C、將多變量多模型時變最小方差控制器作用下輸出的平均方差作為性能評估基準來評估所述多變量多時變擾動系統的性能。

較佳的，在每個擾動作用時刻利用多變量單模型時變最小方差控制器混合得到多變量多模型時變最小方差控制器，包括：

當多個時變擾動N_1,t,N_2,t,...,N_n,t作用于多變量系統，T₁,T₂,...,T_n為每個擾動作用時間段，T₁,T₂,...,T_n兩兩之間可重疊且T＝∪T_i,i＝1,2,...,n，針對第i個擾動模型設計的多變量單模型時變最小方差控制器為Q_i,t，則基于每個時變擾動的多變量單模型時變最小方差控制準則分別為：

u_t＝-Q_1,ty_t,ift∈T₁

u_t＝-Q_2,ty_t,ift∈T₂

·

·

·

u_t＝-Q_n,ty_t,ift∈T_n

設多模型時變最小方差控制器為Q_t，則

u_t＝-Q_ty_t

Q_t＝α₁(t)Q_1,t+α₂(t)Q_2,t+...+α_n(t)Q_n,t