[發明專利]一種適用于流程工業預測控制的穩態優化方法

有效

• 申請號: 202110598288.7
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113031451B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 褚健;劉磊;金曉明;馮凱;王家棟
• 申請（專利權）人: 浙江中控技術股份有限公司;浙江中控軟件技術有限公司
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 杭州宇信聯合知識產權代理有限公司 33401
• 代理人: 王健

1.一種適用于流程工業預測控制的穩態優化方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一、構建原始穩態優化問題，設原始穩態優化問題為優化問題一，其包括目標函數一和約束集一；

步驟二、構建松弛優化問題，設松弛優化問題為優化問題二，其包括目標函數二和約束集二；目標函數二是松弛變量線性加權和，設權重為，定義目標函數二的最大容忍上限為Tol；約束集二包含優化問題一的硬約束，以及松弛變量的非負約束和引入松弛變量后的軟約束；

步驟三、采用層次分析法計算所有松弛變量權重；

步驟四、在每個控制周期內，計算優化問題二的最優值，根據該最優值和最大容忍限Tol，構建一個新的約束，設為補充約束；

步驟五、改造優化問題一，將優化問題一的軟約束改造為松弛優化問題中含有松弛變量的硬約束，同時把松弛變量的非負約束和補充約束加入約束集一中，設改造后且必存在可行域的穩態優化問題為優化問題三；

步驟六、求優化問題三的最優解，并將其送入后續的動態控制層，同時，返回步驟四，繼續下一控制周期的計算。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟一中，所述目標函數一包括操作變量的經濟成本、被控變量的經濟效益、操作變量的移動代價和被控變量偏離設定值的代價。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟一中，所述約束集一包括被控變量與操作變量之間的穩態增益關系、操作變量的上下限約束、操作變量穩態優化增量的上下限約束、被控變量的上下限約束和被控變量穩態優化增量的上下限約束。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟二中，設被控變量個數為，軟約束為個，給每個軟約束定義對應的非負松弛變量。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟二中，所述約束集二中，軟約束引入松弛變量后，被定義為硬約束。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟四中，所述補充約束為硬約束。

7.根據權利要求1-6任一項所述的方法，其特征在于，步驟三具體包括如下步驟：

第一步、定義“判斷條件P”：當前分組內所有軟約束是否具有相同重要性；定義“分類策略M”：把當前分組內所有軟約束按照重要性劃分為不超過9類分組并標記從屬關系，將這些分組放入下一準則層；

第二步、記當前準則層為第0層準則層，設第0層準則層為目標層，即k=0，第0層準則層只有一類分組，該分組包含所有軟約束；

第三步、檢查第k層準則層的每個分組，k為正整數，若所有分組的“判斷條件P”為“是”，則執行第四步；若存在某些分組的“判斷條件P”為“否”，則對這些分組分別執行“分類策略M”后，進入下一層準則層，即k=k+1，繼續執行第三步；

第四步、層次結構已經建立完成，從最底層準則層開始，在每個準則層中，針對與上層分組具有相同從屬關系的不同分組的重要性進行兩兩比較，構造判斷矩陣，對判斷矩陣進行一致性檢驗和總層次一致性檢驗；若檢驗結果不通過，則調整組內判斷矩陣直至通過，并計算不同準則層之間的權重系數；

第五步、根據不同準則層之間的權重系數，計算出所有松弛變量對總松弛代價的權重系數。

8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟一、步驟二和步驟三均為離線操作，步驟四、步驟五和步驟六均為在線操作。