[發明專利]一種無模型潛變量自適應控制技術

在審

• 申請號: 202210416922.5
• 申請日: 2022-04-20
• 公開（公告）號: CN114859714A
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 林明明;池榮虎;林娜;劉洋;劉志卿
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 青島中天匯智知識產權代理有限公司 37241
• 代理人: 許莉

1.一種無模型潛變量自適應控制技術，其特征在于：所述技術包括以下步驟：

步驟1、獲取非方系統的輸入、輸出數據，分別記為X和Y，并將其進行歸一化處理，記錄歸一化矩陣W_x，W_y；

步驟2、利用歸一化后的輸入、輸出數據建立偏最小二乘外部模型：

其中，

t_r，p_r分別表示第r個輸入潛變量及其負載向量；

v_r，q_r分別表示第r個輸出潛變量及其負載向量；

T，V分別表示輸入、輸出得分矩陣；

P，Q分別表示輸入、輸出負載矩陣；

E，F分別表示輸入、輸出殘差矩陣；

R表示主元(潛變量)個數；

步驟3、考慮如下一般非線性系統描述第r(0＜r≤R)個潛變量空間中輸入、輸出潛變量之間的關系，即偏最小二乘內部模型為：

v_r(k+1)＝f_r(v_r(k),v_r(k-1),…v_r(k-n_v,r),t_r(k),t_r(k-1),…t_r(k-n_t,r))

其中，f_r(·)為非線性函數；n_v,r和n_t,r為兩個未知整數；

該系統滿足：

f_r(·)關于t_r(k),t_r(k-1)…,t_r(k-L_r)存在連續偏導數；

其中，L_r為線性化常數；

系統滿足廣義Lipschitz條件，當ΔT_r(k)≠0時，|Δv_r(k+1)|≤a|ΔT_r(k)|；

其中，a為正整數，Δv_r(k+1)＝v_r(k+1)-v_r(k)，ΔT_r(k)＝T_r(k)-T_r(k-1)，T_r(k)＝[t_r(k),…,t_r(k-L_r+1)]^T；

步驟4、將上述潛變量之間的非線性關系轉化為等價數據模型：

使用動態線性化，當ΔT_r(k)≠0時，存在偽梯度Φ_r(k)，得到如下等價線性數據模型：

其中，且||Φ_r(k)||≤a；

步驟5、將W_xP，分別作為被控過程的預補償器和后補償器，系統的輸入和輸出被投影到潛變量空間中，在每個潛變量空間單獨設計無模型自適應控制器：

(1)潛變量動態數據模型中的偽梯度估計及重置算法為：

若或

其中，

μ_r＞0為權重系數；

η_r∈(0,2)為步長因子；

ε_r是一個很小的正數；

為φ_1,r(k)的估計值；

為的初始值；

(2)在第r(0＜r≤R)個潛變量空間設計無模型自適應控制器：

其中，為實際系統期望的輸出信號在第r個潛空間的投影；為步長向量；ρ_i,r∈(0,1]；λ為一個正的權重系數。

2.根據權利要求1所述技術，其特征在于：步驟5中在每個潛變量空間中設計無模型自適應控制器主要包括以下步驟：

步驟5.1、考慮如下估計準則：

對求極值，可得偽梯度估計律：

為使算法具有更強的跟蹤時變參數的能力，避免出現超調，設計如下重置算法：

若或

步驟5.2、考慮如下目標函數：

求解方程并將偽梯度估計律代入，可得第r個潛變量空間中的無模型自適應控制器為：