[發(fā)明專利]一種化工多階段批次過程迭代學(xué)習(xí)控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810685600.4
• 申請日: 2018-06-28
• 公開（公告）號: CN108803338A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 侯平智;于征;胡曉敏;王立敏;張日東
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 杭州奧創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33272
• 代理人: 王佳健

1.一種化工多階段批次過程迭代學(xué)習(xí)控制方法，其特征在于該方法具體是：

步驟1、建立多階段批次過程的系統(tǒng)模型，具體步驟是：

1-1.建立批次過程系統(tǒng)狀態(tài)模型，形式如下：

其中，t和k分別是運(yùn)行時刻和運(yùn)行批次，x(t,k)、x(t+1,k)分別是t時刻、t+1時刻第k批次的系統(tǒng)狀態(tài)，u(t,k)是t時刻第k批次的系統(tǒng)輸入，y(t,k)是t時刻第k批次的系統(tǒng)輸出，σ(t,k)是t時刻第k批次的切換信號，w_σ(t,k)(t,k)是t時刻第k批次的外部干擾，A_σ(t,k)、B_σ(t,k)、C_σ(t,k)是適當(dāng)維度的系統(tǒng)矩陣；

1-2.在i階段批次過程的系統(tǒng)狀態(tài)模型表示為：

其中，xⁱ(t,k)、xⁱ(t+1,k)分別是t時刻、t+1時刻第k批次i階段的系統(tǒng)狀態(tài)，uⁱ(t,k)是t時刻第k批次i階段的系統(tǒng)輸入，yⁱ(t,k)是t時刻第k批次i階段的系統(tǒng)輸出，Aⁱ、Bⁱ、Cⁱ是i階段適當(dāng)維度的系統(tǒng)矩陣；

1-3.建立多階段批次過程系統(tǒng)狀態(tài)切換模型，根據(jù)系統(tǒng)維度分為兩種情況，形式如下：

(1)系統(tǒng)維度相同：

其中，是第k批次i階段的切換時間，分別是時刻第k批次i階段、i+1階段的系統(tǒng)狀態(tài)；

(2)系統(tǒng)維度不同：

其中，J_i是i階段的系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣；

1-4.設(shè)定切換時間，形式如下：

其中，是第k批次i-1階段的切換時間，min是取最小值，是第k批次初始階段的切換時間，G_i(x(t,k))是t時刻第k批次i階段下與系統(tǒng)狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的切換條件；

1-5.切換序列模型如下：

其中，Σ表示切換序列，是第k₀批次1階段切換的開始點，是第k₀批次1階段到2階段切換的連接點，是第k₀批次p-1階段到p階段切換的連接點，是第k₀批次p階段切換的結(jié)束點也是與第k₁批次的連接點；是第k₁批次1階段切換的開始點；是第k_k批次階段p-1階段到p階段切換的連接點；是第k_k批次階段p切換的結(jié)束點也是與下一個批次的連接點；

步驟2、基于切換系統(tǒng)模型，設(shè)計新的迭代學(xué)習(xí)控制器，具體步驟是：

2-1.設(shè)計迭代控制量：

uⁱ(t,k)＝uⁱ(t,k-1)+rⁱ(t,k)

uⁱ(t,0)＝0

其中，uⁱ(t,0)是t時刻迭代控制量的初始值，rⁱ(t,k)是t時刻第k批次的迭代更新法則，uⁱ(t,k)是t時刻第k批次i階段的迭代控制量，uⁱ(t,k-1)是t時刻第k-1批次i階段的迭代控制量；

2-2.定義輸出誤差與狀態(tài)誤差：

其中，是i階段輸出的參考值，e(t,k)是t時刻第k批次的輸出誤差，是t時刻第k批次i階段的狀態(tài)誤差；

2-3.結(jié)合步驟1-4、步驟2-1、步驟2-2得到：

綜合系統(tǒng)的誤差，形式如下：

其中，是t+1時刻第k批次i階段的狀態(tài)誤差，eⁱ(t+1,k)是t時刻第k批次i階段的輸出誤差，eⁱ(t+1,k-1)是t+1時刻第k-1批次i階段的輸出誤差，是t時刻第k批次i階段增廣形式表示的輸出誤差；

2-4.結(jié)合步驟2-3，得到多階段批次過程迭代學(xué)習(xí)控制的增廣切換模型，如下：

其中，是t時刻第k+1批次i階段增廣形式表示的輸出誤差，Iⁱ是適當(dāng)維度的單位矩陣；

2-5.切換模型的系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換形式如下：

其中，C_i+1是i+1階段已知的常數(shù)矩陣，是i+1階段的輸出參考值，是時刻第k批次i+1階段的狀態(tài)誤差，是時刻第k批次i+1階段增廣形式的輸出誤差，是時刻第k批次i階段的狀態(tài)誤差，是時刻第k-1批次i階段的系統(tǒng)狀態(tài)，I、Eⁱ分別是適當(dāng)維度的單位矩陣，

2-6.迭代更新設(shè)計為：

其中，Kⁱ是已知的增益矩陣；

2-7.在下一時刻，重復(fù)步驟2-1到步驟2-6，得到迭代控制量uⁱ(t,k)，再將其作用于被控對象，依次循環(huán)。