[發明專利]一種適用于煙草加工過程單回路控制系統的實時性能評價方法

在審

• 申請號: 201510864765.4
• 申請日: 2015-12-01
• 公開（公告）號: CN105278527A
• 公開（公告）日: 2016-01-27
• 發明（設計）人: 陳孚;梁偉;朱文魁;徐大勇;鄧國棟;李善蓮;張玉海;陳良元;張彩云;劉朝賢
• 申請（專利權）人: 中國煙草總公司鄭州煙草研究院
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 鄭州中民專利代理有限公司 41110
• 代理人: 姜振東

1.一種適用于煙草加工過程單回路控制系統的實時性能評價方法，其特征在于：具體包括以下步驟：

針對煙草加工流程中的特定加工工序，選定待評價的單回路控制系統，確定相應的被控變量即操作數據；

確定采集規則：包括采樣時間、評價數據范圍、初始采樣范圍，根據煙草加工過程的特點，采樣時間為5-15秒；評價數據范圍選取生產過程穩定運行的數據段，初始采樣范圍為100-200個數據；

對采集的操作數據進行預處理，包括奇異值剔除以及平穩性檢驗，若平穩性檢驗未通過，則可以對數據進行一次或二次差分處理，并將操作數據減去其設定值作為辨識模型用數據；

采用帶變遺忘因子的最小二乘方法對辨識數據進行自回歸（AR）時間序列模型建模；

由上面的時間序列模型通過“白化”獲得噪聲或殘差的方差；利用先驗知識或操作數據，估計控制系統的時間延遲d；

結合時間延遲d，利用長除法從獲得的時間序列模型中求取控制反饋不變項；并結合噪聲方差，求取操作數據最小方差意義下的最小方差；

從操作數據的采樣范圍內求取過程輸出的實際方差，從而求取評價該采樣范圍內控制系統的性能評價指標；

采用滑動窗口的形式，對整個評價數據范圍進行滾動分析，獲得連續的性能評價指標。

2.根據權利要求1所述的適用于煙草加工過程單回路控制系統的實時性能評價方法，其特征在于：步驟（3）中，奇異值剔除是對明顯不符合穩定生產過程或故障段的數據進行人工剔除；平穩性檢驗采用非參數檢驗法ADF；數據的一次或二次差分處理如下式：

。

3.根據權利要求1所述的適用于煙草加工過程單回路控制系統的實時性能評價方法，其特征在于：步驟（4）中，采用帶變遺忘因子的最小二乘方法對辨識數據進行自回歸（AR）時間序列模型，辨識后的自回歸模型結構如下式所示：

。

4.根據權利要求1所述的適用于煙草加工過程單回路控制系統的實時性能評價方法，其特征在于：步驟（5）中，方差由辨識得到的自回歸模型“白化”得到，即由下式求出：

。

5.根據權利要求1所述的適用于煙草加工過程單回路控制系統的實時性能評價方法，其特征在于：步驟（6）中，操作數據最小方差意義下的最小方差通過下述方法求取：

首先，將時間序列模型（AR）表達式表示為一個無限項的滑動平均模型：

其中d為控制時間延遲，然后，求取前d項控制反饋不變項，則最小方差控制下的最小方差為：

。

6.根據權利要求1所述的適用于煙草加工過程單回路控制系統的實時性能評價方法，其特征在于：步驟（7）中，過程輸出的實際方差由下式計算：

其中，n為評價數據的個數。

7.根據權利要求1所述的適用于煙草加工過程單回路控制系統的實時性能評價方法，其特征在于：步驟（8）中，由于采用了動態辨識模型的方式，在對整個評價范圍內的數據進行性能評價時采用滑動窗口的形式進行滾動計算分析。