[發(fā)明專利]MISO異因子緊格式無(wú)模型控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910103040.1
• 申請(qǐng)日: 2019-02-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109782587B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盧建剛;陳晨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G05B13/02
• 分類(lèi)號(hào): G05B13/02
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務(wù)所有限公司 33100
• 代理人: 劉曉春

本發(fā)明公開(kāi)了一種MISO異因子緊格式無(wú)模型控制方法，針對(duì)現(xiàn)有的采用同因子結(jié)構(gòu)的MISO緊格式無(wú)模型控制方法的局限性，也就是：在k時(shí)刻針對(duì)控制輸入向量中的不同控制輸入只能采用相同數(shù)值的懲罰因子與相同數(shù)值的步長(zhǎng)因子的局限性，提出了一種采用異因子結(jié)構(gòu)的MISO緊格式無(wú)模型控制方法，在k時(shí)刻針對(duì)控制輸入向量中的不同控制輸入可采用不同數(shù)值的懲罰因子和/或不同數(shù)值的步長(zhǎng)因子，能夠解決強(qiáng)非線性MISO系統(tǒng)等復(fù)雜對(duì)象中存在的各個(gè)控制通道特性各異的控制難題。與現(xiàn)有的控制方法相比，本發(fā)明具有更高的控制精度、更好的穩(wěn)定性與更廣的適用性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于自動(dòng)化控制領(lǐng)域，尤其是涉及一種MISO異因子緊格式無(wú)模型控制方法。

背景技術(shù)

煉油、石化、化工、制藥、食品、造紙、水處理、火電、冶金、水泥、橡膠、機(jī)械、電氣等行業(yè)的被控對(duì)象，包括反應(yīng)器、精餾塔、機(jī)器、設(shè)備、裝置、生產(chǎn)線、車(chē)間、工廠，其中不少被控對(duì)象是MISO(Multiple Input and Single Output，多輸入單輸出)系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)對(duì)MISO系統(tǒng)的高精度、高穩(wěn)定、高適用性控制，對(duì)工業(yè)的節(jié)能降耗、提質(zhì)增效具有重要意義。然而，MISO系統(tǒng)的控制難題，尤其是強(qiáng)非線性MISO系統(tǒng)的控制難題，一直以來(lái)都是自動(dòng)化控制領(lǐng)域所面臨的重大挑戰(zhàn)。

MISO系統(tǒng)的現(xiàn)有控制方法中包括MISO緊格式無(wú)模型控制方法。MISO緊格式無(wú)模型控制方法是一種新型的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)控制方法，不依賴被控對(duì)象的任何數(shù)學(xué)模型信息，僅依賴于MISO被控對(duì)象實(shí)時(shí)測(cè)量的輸入輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行控制器的分析和設(shè)計(jì)，并且實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)明、計(jì)算負(fù)擔(dān)小及魯棒性強(qiáng)，具有良好的應(yīng)用前景。MISO緊格式無(wú)模型控制方法的理論基礎(chǔ)，由侯忠生與金尚泰在其合著的《無(wú)模型自適應(yīng)控制—理論與應(yīng)用》(科學(xué)出版社，2013年，第95頁(yè))中提出，其控制算法如下：

其中，u(k)為k時(shí)刻控制輸入向量，u(k)＝[u₁(k),…,u_m(k)]^T，m為控制輸入總個(gè)數(shù)(m為大于1的正整數(shù))；e(k)為k時(shí)刻誤差；Φ(k)為k時(shí)刻MISO系統(tǒng)偽雅克比矩陣估計(jì)值，||Φ(k)||為矩陣Φ(k)的2范數(shù)；λ為懲罰因子；ρ為步長(zhǎng)因子。

上述現(xiàn)有的MISO緊格式無(wú)模型控制方法，采用了同因子結(jié)構(gòu)，也就是說(shuō)：在k時(shí)刻，針對(duì)控制輸入向量u(k)中的不同控制輸入u₁(k),…,u_m(k)，只能采用相同數(shù)值的懲罰因子λ與相同數(shù)值的步長(zhǎng)因子ρ。當(dāng)現(xiàn)有的MISO同因子緊格式無(wú)模型控制方法應(yīng)用于強(qiáng)非線性MISO系統(tǒng)等復(fù)雜對(duì)象時(shí)，由于控制通道特性各異，往往難以實(shí)現(xiàn)理想的控制效果，制約了MISO緊格式無(wú)模型控制方法的推廣應(yīng)用。

為此，為了打破現(xiàn)有的MISO同因子緊格式無(wú)模型控制方法的應(yīng)用瓶頸，本發(fā)明提出了一種MISO異因子緊格式無(wú)模型控制方法。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決背景技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于，提供一種MISO異因子緊格式無(wú)模型控制方法，其特征在于：

當(dāng)被控對(duì)象為MISO(Multiple Input and Single Output，多輸入單輸出)系統(tǒng)時(shí)，所述MISO異因子緊格式無(wú)模型控制方法計(jì)算k時(shí)刻第i個(gè)控制輸入u_i(k)的數(shù)學(xué)公式如下：

其中，k為正整數(shù)；i表示所述MISO系統(tǒng)控制輸入總個(gè)數(shù)中的第i個(gè)，i為正整數(shù)，1≤i≤m，m為所述MISO系統(tǒng)控制輸入總個(gè)數(shù)，m為大于1的正整數(shù)；u_i(k)為k時(shí)刻第i個(gè)控制輸入；e(k)為k時(shí)刻誤差；Φ(k)為k時(shí)刻MISO系統(tǒng)偽雅克比矩陣估計(jì)值，φ_j,i(k)為矩陣Φ(k)的第j行第i列元素，||Φ(k)||為矩陣Φ(k)的2范數(shù)；λ_i為第i個(gè)控制輸入的懲罰因子；ρ_i為第i個(gè)控制輸入的步長(zhǎng)因子；