[發(fā)明專利]基于迭代學(xué)習(xí)模型預(yù)測(cè)控制的注塑機(jī)注射速度控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110625481.5
• 申請(qǐng)日: 2021-06-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113352570B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-11-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬樂(lè)樂(lè);孔小兵;劉向杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)
• 主分類號(hào): B29C45/77
• 分類號(hào): B29C45/77
• 代理公司: 北京翔石知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11816
• 代理人: 李勇

1.基于迭代學(xué)習(xí)模型預(yù)測(cè)控制的注塑機(jī)注射速度控制方法，其特征在于，包括：

步驟a，設(shè)定一個(gè)注塑機(jī)系統(tǒng)，其在各批次的注射過(guò)程中運(yùn)行長(zhǎng)度隨生產(chǎn)要求及環(huán)境擾動(dòng)發(fā)生隨機(jī)變化；

步驟b，采用隨機(jī)變量對(duì)注射過(guò)程中變批次導(dǎo)致的運(yùn)行長(zhǎng)度變化進(jìn)行數(shù)學(xué)描述，并基于滾動(dòng)時(shí)域預(yù)測(cè)機(jī)制對(duì)各批次的缺失數(shù)據(jù)進(jìn)行高精度補(bǔ)償；

步驟c，基于補(bǔ)償后的歷史數(shù)據(jù)，構(gòu)建注射過(guò)程的二維預(yù)測(cè)模型，并建立以最小化預(yù)測(cè)注射速度軌跡和目標(biāo)注射速度軌跡之差為目標(biāo)的二維滾動(dòng)時(shí)域優(yōu)化問(wèn)題，

在所述構(gòu)建注射過(guò)程的二維預(yù)測(cè)模型時(shí)，基于注塑機(jī)注射過(guò)程的非線性機(jī)理模型推導(dǎo)二維預(yù)測(cè)模型，定義注射過(guò)程的系統(tǒng)狀態(tài)變量為x＝[x₁ x₂ x₃]^T＝[P_h v_z Z]^T，輸入變量為u＝q_h，其中，x1為第一狀態(tài)變量，x2為第二狀態(tài)變量，x3為第三狀態(tài)變量，T代表轉(zhuǎn)置，P_h為液壓壓力，v_z為注射速度，Z為螺旋位移，q_h為液體流率，推導(dǎo)二維預(yù)測(cè)模型為

其中，

式中，k代表批次，t代表時(shí)間，代表第k批次當(dāng)前時(shí)刻t的跟蹤誤差，代表t時(shí)刻對(duì)t+1時(shí)刻的預(yù)測(cè)跟蹤誤差，Δu_k(t+i|t)(i＝0,1,…,T_r-t-1)代表t時(shí)刻對(duì)t+1時(shí)刻的預(yù)測(cè)控制輸入迭代增量，代表Δu_k(t+i|t)(i＝0,1,…,T_r-t-1)及間的非線性關(guān)系，代表t時(shí)刻對(duì)t+1時(shí)刻至期望長(zhǎng)度T_r的預(yù)測(cè)跟蹤誤差向量，代表t時(shí)刻對(duì)t+1時(shí)刻至期望長(zhǎng)度T_r的預(yù)測(cè)控制輸入迭代增量序列，代表與間的非線性關(guān)系，

在所述建立以最小化預(yù)測(cè)注射速度軌跡和目標(biāo)注射速度軌跡之差為目標(biāo)的二維滾動(dòng)時(shí)域優(yōu)化問(wèn)題時(shí)，基于補(bǔ)償后的歷史數(shù)據(jù)及二維預(yù)測(cè)模型，設(shè)定迭代學(xué)習(xí)模型預(yù)測(cè)控制的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)為剩余運(yùn)行區(qū)間內(nèi)預(yù)測(cè)注射速度軌跡與目標(biāo)注射速度軌跡之差的二次型，迭代學(xué)習(xí)模型預(yù)測(cè)控制的優(yōu)化問(wèn)題描述為，

式中，為迭代學(xué)習(xí)模型預(yù)測(cè)控制的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，代表t時(shí)刻對(duì)t+1時(shí)刻至期望長(zhǎng)度T_r的預(yù)測(cè)跟蹤誤差向量，代表t時(shí)刻對(duì)t+1時(shí)刻至期望長(zhǎng)度T_r的預(yù)測(cè)控制輸入迭代增量序列，Ξ為預(yù)測(cè)誤差的約束集，U為控制輸入迭代增量的約束集，Q和R分別為和的優(yōu)化權(quán)重矩陣；

步驟d，根據(jù)相鄰批次間運(yùn)行長(zhǎng)度變化的概率設(shè)定事件觸發(fā)條件，令迭代學(xué)習(xí)模型預(yù)測(cè)控制在前一批次的真實(shí)過(guò)程數(shù)據(jù)充足時(shí)采用一階學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)，利用前一批次的過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行控制律迭代優(yōu)化；在前一批次的真實(shí)過(guò)程數(shù)據(jù)不足時(shí)采用高階學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)，利用多個(gè)歷史批次的過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行控制律迭代優(yōu)化，

所述觸發(fā)條件根據(jù)相鄰批次間的運(yùn)行長(zhǎng)度關(guān)系建立一階及高階迭代學(xué)習(xí)模型預(yù)測(cè)控制，

式中，r_k-1(t)為第k-1批次t時(shí)刻隨機(jī)變量r的值，T_k為第k批次的實(shí)際長(zhǎng)度，在第k批次開(kāi)始前，判斷上述觸發(fā)條件，若滿足，采用一階學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)，若不滿足，采用高階學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)；

所述一階迭代學(xué)習(xí)模型預(yù)測(cè)控制基于前一批次的過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行控制律迭代優(yōu)化，其中，代表基于第k-1批次過(guò)程數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)序列，代表較第k-1批次而言的控制輸入增量；

高階迭代學(xué)習(xí)模型預(yù)測(cè)控制基于多個(gè)歷史批次的過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行控制律迭代優(yōu)化，其中，代表基于第k-1至第k-l批次過(guò)程數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)序列加權(quán)，l為學(xué)習(xí)階次，代表較第k-1批次至第k-l批次而言的控制輸入增量加權(quán)；

步驟e，在高階迭代學(xué)習(xí)模型預(yù)測(cè)控制中，將各歷史批次的學(xué)習(xí)權(quán)重作為滾動(dòng)時(shí)域優(yōu)化問(wèn)題的待優(yōu)化變量。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于迭代學(xué)習(xí)模型預(yù)測(cè)控制的注塑機(jī)注射速度控制方法，其特征在于，采用基于二維預(yù)測(cè)模型的滾動(dòng)時(shí)域預(yù)測(cè)序列值對(duì)變批次長(zhǎng)度下各批次的缺失數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償。