[發明專利]一種基于廣義預測控制的溫控系統的控制方法

在審

• 申請號: 202110319840.4
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN113050717A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 楊奕;于婧雅;韓青青;顧海勤;任曉琳;高龍
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: G05D23/19
• 分類號: G05D23/19
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 許潔

1.一種基于廣義預測控制的溫控系統的控制方法，其特征在于：①基于CARIMA模型，即受控自回歸積分滑動平均模型；②目標函數中對控制增量加權的考慮；③利用輸出的遠程預報；④控制時域長度概念的引入；⑤丟番圖方程得遞推求解；具體操作步驟如下：

步驟一：根據系統的歷史數據和將來的輸入預測系統未來輸出值，采用受控自回歸積分滑動平均模型，即公式(1):

式中，A(z^-1)、B(z^-1)、C(z^-1)分別是n、m和n階的z^-1的多項式，△＝1-z^-1,y(k)、u(k)表示輸出和輸入，ξ(k)表示均值為零的白噪聲序列。

步驟二：為了增強系統的魯棒性，采用目標函數，即公式(2)：

其中，n為最大預測長度，m為控制長度，λ(j)為控制加權系數。根據預測理論，為了預測超前j步輸出，引入丟番圖方程，即公式(3):

1＝E_j(z^-1)A(z^-1)Δ+z^-1F_j(z^-1) (3)

式子中，E_j(z^-1)＝e_j0+e_j1z^-1+...+e_j,j-1z^-j+1，e_j0＝1

F_j(z^-1)＝f_j0+f_j1z^-1+...+f_jnz^-n

將公式(1)兩邊同時左乘以E_j(z^-1)△后與公式(3)可得到時刻k后j步的預測方程，即公式(4):

y(k+j)＝E_j(z^-1)B(z^-1)Δu(k+j-1)+F_j(z^-1)y(k)+E_j(z^-1)ξ(k+j) (4)

步驟三：采用滾動優化，反復在線進行的局部優化，在每一個時刻都提出一個立足于該時刻的局部優化目標，達到減小偏差、保持最優的目的。