[發明專利]一種批次化工過程的模型預測跟蹤控制方法

有效

• 申請號: 201710486870.8
• 申請日: 2017-06-23
• 公開（公告）號: CN107168293B
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發明（設計）人: 張日東;靳其兵;張建明
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學;北京化工大學;浙江大學
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 杭州奧創知識產權代理有限公司 33272
• 代理人: 王佳健

本發明公開了一種批次化工過程的模型預測跟蹤控制方法。本發明將改進的狀態空間模型引入到模型預測控制和迭代學習控制方法中，以提高批次生產過程的控制性能。不同于傳統的狀態空間模型，在所提方法的狀態模型結構中，納入過程狀態變量和輸出跟蹤誤差動態組合，使用改進的過程模型。通過此種改進的技術手段，所得到的控制器具有更多的自由度來調節控制性能，得到更好的控制效果。

技術領域

本發明屬于自動化技術領域，涉及一種批次化工過程的模型預測跟蹤控制方法。

背景技術

在實際工業生產中，批次過程重復著相同的過程操作，其生產出的產品規格與質量對產品的市場價值有著決定性的影響，隨著市場的競爭，對產品規格與質量和操作精度要求越來越高，工藝過程變得更加復雜。為了滿足日益增長的產品質量要求，在批次處理過程中出現了一系列控制方法。例如，迭代學習控制方法、魯棒迭代學習控制方法，模型預測控制和迭代學習控制結合的批次過程控制方法等，但由于成本與質量的限制，簡單的過程控制方法已經無法滿足控制精度和平穩性的要求，產品合格率低，裝置效率低下，形成了從常規控制發展到復雜控制、先進控制等高級階段的要求。為解決在批次過程控制中未知因素擾動和更高的產品規格與質量的問題，進一步提高批次過程的控制性能，提出一種新的模型預測跟蹤控制方法是很有必要的。

發明內容

本發明的目的是為改善批次生產過程中控制方法的跟蹤性能和抗干擾性，提出一種批次化工過程的模型預測跟蹤控制方法，將改進的狀態空間模型引入到模型預測控制和迭代學習控制方法中，以提高批次生產過程的控制性能。不同于傳統的狀態空間模型，在所提方法的狀態模型結構中，納入過程狀態變量和輸出跟蹤誤差動態組合，使用改進的過程模型。通過此種改進的技術手段，所得到的控制器具有更多的自由度來調節控制性能，得到更好的控制效果。

本發明的技術方案是通過數據采集、模型建立、預測機理、優化等手段，確立了一種批次化工過程的模型預測跟蹤控制方法，利用該方法可有效改善批次過程中控制方法的跟蹤性能和抗干擾性，利用該方法可有效提高控制的精度，提高控制平穩度。

本發明方法的步驟包括：

步驟1、建立批次過程中被控對象的狀態空間模型，具體是：

1.1 首先采集批次過程中的輸入輸出數據，利用該數據建立該批次過程的模型，形式如下：

A(q_t^-1)y(t,k)＝B(q_t^-1)u(t,k)

A(q_t^-1)＝1+H₁q_t^-1+H₂q_t^-2+…+H_mq_t^-m

B(q_t^-1)＝L₁q_t^-1+L₂q_t^-2+…+L_nq_t^-n