[發(fā)明專利]一種反向過程魯棒控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810874056.8
• 申請日: 2018-08-02
• 公開（公告）號: CN108803347B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張日東;李容軒
• 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: 杭州浙科專利事務(wù)所(普通合伙) 33213
• 代理人: 吳秉中

本發(fā)明公開了一種反向過程魯棒控制方法，包括如下步驟：步驟1、建立多模型描述系統(tǒng)狀態(tài)空間模型；步驟2、設(shè)計(jì)多模型描述系統(tǒng)的被控對象控制器。與傳統(tǒng)的魯棒模型預(yù)測控制不同，本方法采用改進(jìn)的狀態(tài)空間模型，針對過程狀態(tài)變量和跟蹤誤差進(jìn)行分別組合和調(diào)節(jié)，使得它們可以分別在目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化中進(jìn)行調(diào)整，在這種情況下，改進(jìn)的魯棒模型預(yù)測控制器擁有更多的自由度，因此，針對多模型描述系統(tǒng)的控制性能得以提升。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于自動化工業(yè)過程控制領(lǐng)域，涉及到一種反向過程魯棒控制方法。

背景技術(shù)

工業(yè)系統(tǒng)中不可避免地存在擾動和不確定性，這將導(dǎo)致相關(guān)控制器的控制性能會惡化到不可接受的程度，而模型預(yù)測控制正好對此問題有較好的控制效果。例如，多模型描述系統(tǒng)就具有時(shí)變和模型不定的特性，為了獲得針對該系統(tǒng)的較好控制性能，許多研究人員前赴后繼，提出了眾多控制方法，如，模型預(yù)測控制與最小二乘在線參數(shù)估計(jì)控制的組合策略方法，具有有界擾動和狀態(tài)不可測的線性多描述不確定系統(tǒng)的魯棒模型預(yù)測控制方法等。關(guān)于多模型描述系統(tǒng)的控制問題，使用魯棒模型預(yù)測控制方法最廣，為了獲得更好的控制效果，因此，有必要對現(xiàn)有的魯棒控制方法進(jìn)行改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是為了獲得更好的針對多模型描述系統(tǒng)的控制性能，提出了一種反向過程魯棒控制方法。與傳統(tǒng)的魯棒模型預(yù)測控制不同，本方法采用改進(jìn)的狀態(tài)空間模型，針對過程狀態(tài)變量和跟蹤誤差進(jìn)行分別組合和調(diào)節(jié)，使得它們可以分別在目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化中進(jìn)行調(diào)整，在這種情況下，改進(jìn)的魯棒模型預(yù)測控制器擁有更多的自由度，因此，針對多模型描述系統(tǒng)的控制性能得以提升。

本發(fā)明的技術(shù)方案是通過模型建立、控制器設(shè)計(jì)、預(yù)測機(jī)理、優(yōu)化等手段，設(shè)計(jì)了一種反向過程魯棒控制方法，利用該方法可以顯著提高針對多模型描述系統(tǒng)的控制性能。

本發(fā)明方法的步驟包括：

步驟1、建立多模型描述系統(tǒng)狀態(tài)空間模型，具體方法是：

1-1.建立多模型描述系統(tǒng)的輸入輸出數(shù)據(jù)，建立多模型描述系統(tǒng)模型，其形式如下：

x(k+1)＝A_kx(k)+B_ku(k)

y(k+1)＝Cx(k+1)

且滿足：

其中k表示多模型描述系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)刻，i是大于等于零的正整數(shù)，x(k)、x(k+1)分別是k時(shí)刻、k+1時(shí)刻的系統(tǒng)狀態(tài)，u(k)是k時(shí)刻的系統(tǒng)輸入，Δu(k+i)是k+i時(shí)刻的系統(tǒng)輸入增量，y(k+1)是k+1時(shí)刻的系統(tǒng)輸出，y(k+i+1)是k+i+1時(shí)刻的系統(tǒng)輸出，A_k,B_k,C分別表示第k個(gè)系統(tǒng)相關(guān)矩陣，y_min,y_max分別是系統(tǒng)輸出下界、上界，Δu_min,Δu_max分別是系統(tǒng)輸入增量的上界、下界。

1-2.選取在魯棒模型預(yù)測控制設(shè)計(jì)目標(biāo)下的目標(biāo)函數(shù)，為：

且滿足：