[發明專利]基于智能尋優的單調整系數預測函數控制參數整定方法

有效

• 申請號: 201810184793.5
• 申請日: 2018-03-07
• 公開（公告）號: CN108333947B
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 李泉;胡建根;尹峰
• 申請（專利權）人: 國網浙江省電力有限公司電力科學研究院;國家電網公司
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務所(普通合伙) 33206
• 代理人: 張建青

本發明公開了一種基于智能尋優的單調整系數預測函數控制參數整定方法。預測函數控制是控制大慣性大遲延對象的有效方法，但是由于設計過程復雜，參數難于整定，不利于工程應用。本發明包括如下步驟：工業過程控制系統中的一階慣性環節加純遲延對象作為預測控制模型，采用一個階躍函數，得出預測函數最優控制律，令預測步長為1得到一種單步最優控制律；利用單個調整系數方法，得到單調整系數預測函數最優控制律；采用單調整系數的整定方法，即采用遺傳算法尋優整定。按此方法對任何一階慣性加純遲延對象均可獲得最優的調整系數，保證預測函數控制具有較強的魯棒性。

技術領域

本發明涉及預測函數控制參數整定，具體地說是一種基于智能尋優的單調整系數預測函數控制參數整定方法。

背景技術

工業過程控制系統中較為典型的被控對象為一階慣性加遲延對象，當對象慣性時間和延遲時間較大時，常規的PID控制難以取得滿意的控制效果。

預測函數控制是控制大慣性大遲延對象的有效方法，但是由于設計過程復雜，參數難于整定，不利于工程應用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服上述現有技術存在的缺陷，提供一種基于智能尋優的單調整系數預測函數控制參數整定方法，按此方法對任何一階慣性加遲延對象均可獲得最優的調整系數，以保證預測函數控制具有較強的魯棒性。

為此，本發明采用如下的技術方案：基于智能尋優的單調整系數預測函數控制參數整定方法，其包括如下步驟：

1)工業過程控制系統中的一階慣性環節加純遲延對象作為預測控制模型，采用一個階躍函數，得出預測函數最優控制律，令預測步長為1得到一種單步最優控制律；

2)利用單個調整系數方法，在步驟1)的基礎上得到單調整系數預測函數最優控制律；

3)采用單調整系數的整定方法，即采用遺傳算法尋優整定。

作為上述技術方案的補充，步驟2)中，在所述的單調整系數預測函數最優控制律后加入濾波環節；步驟3)中，采用濾波慣性時間常數的整定方法，即也采用遺傳算法尋優整定。

作為上述技術方案的補充，步驟1)中，所述一階慣性加純遲延對象的模型為：

式中，K_m為對象增益，T_m為對象慣性時間，T_d為對象延遲時間；

當采用階躍函數時有

u(k+i)＝u(k),i＝1,2...H-1，

式中，u(k+i)為第k+i時刻被控對象的控制量，u(k)為第k時刻被控對象的控制量，H為預測時域；

當T_d＝0時，將對象離散化，并對性能指標求偏導獲得預測函數最優控制律為：

式中，c(k+H)為第k+H時刻被控對象的設定值，c(k)為第k時刻被控對象的設定值，y(k)為第k時刻被控對象的輸出，y_m(k)為第k時刻預測控制模型的輸出，T_R表示設定值濾波時間常數，T_s表示采樣周期；

令H＝1，則上式得：

式中，e(k)＝c(k)-y(k)，T_R表示設定值濾波時間常數，T_s表示采樣周期；

步驟2)中，令為單調整系數m，得出單調整系數預測函數最優控制律：