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

本發(fā)明公開了一種化工多階段批次過程迭代學(xué)習(xí)控制方法。本發(fā)明首先建立多階段批次過程的切換系統(tǒng)模型，然后基于切換系統(tǒng)模型，進(jìn)一步設(shè)計(jì)出多階段批次過程的迭代學(xué)習(xí)控制器，獲得穩(wěn)定子系統(tǒng)的最小平均停留時(shí)間和不穩(wěn)定子系統(tǒng)的最大平均停留時(shí)間，最后根據(jù)不穩(wěn)定子系統(tǒng)的最大平均停留時(shí)間，將切換步驟向前推進(jìn)，消除異步切換并且避免了子系統(tǒng)的不穩(wěn)定。不同于傳統(tǒng)的控制方法，本發(fā)明通過選擇分段二次函數(shù)來分析多階段批次過程的子系統(tǒng)穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于自動(dòng)化工業(yè)過程控制領(lǐng)域，涉及到一種化工多階段批次過程迭代學(xué)習(xí)控制。

背景技術(shù)

在現(xiàn)代工業(yè)控制過程中，批次過程應(yīng)用非常普遍，迭代學(xué)習(xí)控制也已經(jīng)廣泛應(yīng)用于批次過程中，但是單一的迭代學(xué)習(xí)控制不能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和良好的控制精度。為保證批次過程生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量，增強(qiáng)批次過程中的控制精度和穩(wěn)定性，避免系統(tǒng)的異步切換，設(shè)計(jì)一種好的控制方法，是亟待解決的問題。傳統(tǒng)的方法，僅適用于單階段的批次過程，不適用于多階段批次過程。鑒于這個(gè)問題，提出了一種多階段批次過程迭代學(xué)習(xí)控制方法，通過這種方法，可以消除異步切換的問題，并且避免了系統(tǒng)的不穩(wěn)定，保證了批次過程的高精度控制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是消除控制器和多階段批次過程中活動(dòng)子系統(tǒng)之間的異步切換，并且避免子系統(tǒng)的不穩(wěn)定。

本發(fā)明首先建立多階段批次過程的切換系統(tǒng)模型，然后基于切換系統(tǒng)模型，進(jìn)一步設(shè)計(jì)出多階段批次過程的迭代學(xué)習(xí)控制器，獲得穩(wěn)定子系統(tǒng)的最小平均停留時(shí)間和不穩(wěn)定子系統(tǒng)的最大平均停留時(shí)間，最后根據(jù)不穩(wěn)定子系統(tǒng)的最大平均停留時(shí)間，將切換步驟向前推進(jìn)，消除異步切換并且避免了子系統(tǒng)的不穩(wěn)定。

本發(fā)明的方法步驟包括：

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(shí)刻和運(yùn)行批次，x(t,k)、x(t+1,k)分別是t時(shí)刻、t+1時(shí)刻第k批次的系統(tǒng)狀態(tài)，u(t,k)是t時(shí)刻第k批次的系統(tǒng)輸入，y(t,k)是t時(shí)刻第k批次的系統(tǒng)輸出，σ(t,k)是t時(shí)刻第k批次的切換信號(hào)，w_σ(t,k)(t,k)是t時(shí)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)模型可以表示為：

其中，xⁱ(t,k)、xⁱ(t+1,k)分別是t時(shí)刻、t+1時(shí)刻第k批次i階段的系統(tǒng)狀態(tài)，uⁱ(t,k)是t時(shí)刻第k批次i階段的系統(tǒng)輸入，yⁱ(t,k)是t時(shí)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(shí)間，分別是時(shí)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(shí)間，形式如下：