[發明專利]針對存在執行器故障的間歇過程隨機2D控制器設計方法

有效

• 申請號: 201711115051.9
• 申請日: 2017-11-13
• 公開（公告）號: CN107831662B
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 王立敏;李秉蕓;于晶賢;施惠元;李平;張日東
• 申請（專利權）人: 遼寧石油化工大學;杭州電子科技大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 沈陽之華益專利事務所有限公司 21218
• 代理人: 黃英華

1.針對存在執行器故障的間歇過程隨機2D控制器設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

A、針對注塑成型過程保壓段的噴嘴壓力，構建二維狀態空間模型，即建立具有執行器故障的間歇過程模型：

(1)

其中，，表示內部擾動，并且分別滿足，，為適維常數陣，為適維單位陣；分別表示系統狀態，系統控制輸入及系統輸出；分別表示運行時刻與批次；表示外部干擾；是變化在一個已知的范圍內參數，滿足：

(2)

在執行器發生故障時，即時，系統實際輸入將不等于，即，將系統實際輸入表示為；

當前時刻系統正常運行的情況下，下一時刻系統的運行狀態有兩種情況，系統仍然正常運行，或者系統發生故障，在這里定義是當前時刻正常的情況下，下一時刻發生故障的概率，則有：

(3a)

(3b)

(3c)

(3d)

其中，，代表了故障的發生與否；

則批次方向發生故障時的概率如下：

(4a)

(4b)

(4c)

(4d)

對于系統實際輸入表示為：

(5)

B、將構建的二維狀態空間模型轉化為二維隨機系統模型，在系統存在故障隨機且滿足一定概率的情況下，設計一個2D 控制律，使得過程的輸出盡可能地跟蹤一個給定的期望軌跡，定義：

(6a)

(6b)

引入滿足如下的批次誤差的2D-ILC的迭代更新律：

(6c)

其中，代表變量沿方向的誤差，由公式(1)、(6c)得

(6d)

(6e)

其中，，；

令，則公式(6d)與(6e)可表示為如下的2D隨機擴維模型：

(6f)

C、根據構建的二維狀態空間模型設計出滿足概率條件的控制律，設計2D-ILC的迭代更新律：

(7)

其中，，，；, 是待定的控制器增益，必須滿足系統隨機穩定，所述的隨機穩定指對于全部初始條件和，成立；

結合公式(7)，(6f) 的2D 隨機閉環擴維模型表示為如下：

(8)

其中，；

定義函數并取其增量，形式如下：

(9)

(10)

其中, ,,

,,,,；

采用線性矩陣不等式的形式對所述步驟C中的控制器增益進行求解，具體為：

取，則有增量；等價于如下不等式：

(12)

(13)

對于控制器增益, 只要滿足如上線性矩陣不等式約束，便可求解；

注塑成型過程保壓段的頻域數學模型如下：

保壓斷頻域數學模型為：

其中，NP代表模腔壓力，在保壓段設定值為300bar；VO代表閥門開度，

得到保壓段模腔壓力的狀態空間模型，如下：

通過上述不等式約束條件得到控制器增益為：

。