[發明專利]自適應網絡化預測控制方法及系統

在審

• 申請號: 202210843845.1
• 申請日: 2022-07-18
• 公開（公告）號: CN115167132A
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 龐中華;趙雪瑩;馬標;孫健;劉國平
• 申請（專利權）人: 北方工業大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 耿琦

本發明提供一種自適應網絡化預測控制方法、系統、電子設備及存儲介質，其中方法包括：獲取被控對象的測量輸出數據和控制輸入數據，將測量輸出數據和控制輸入數據以及對應的時間戳進行數據封裝，得到初始數據序列；由辨識器基于初始數據序列和前一時間點的模型時變參數估計值，獲取預設時間點的模型時變參數估計值；由預測器基于預設時間點的模型時變參數估計值、預設系統輸出參考值和初始數據序列，得到控制增量預測序列，將控制增量預測序列及對應的時間戳發送給補償器；由補償器基于控制增量預測序列及時間戳以及接收時間點，確定目標控制信號，利用目標控制信號對被控對象進行網絡化預測控制。采用本方法能夠提高控制的效果。

技術領域

本發明涉及工程控制技術領域，尤其涉及一種自適應網絡化預測控制方法及系統。

背景技術

隨著工程控制技術領域的發展，網絡化預測控制方法的應用也越來越廣泛。網絡化控制系統是一種傳感器至控制器通道和控制器至執行器通道中存在隨機網絡時延、丟包和亂序且數學模型未知的網絡化非線性系統，網絡化預測控制方法是運行在這類系統中的方法。由于網絡化控制系統靈活性高、移動性強以及便于遠程監視和控制，使得其在過程控制、智能制造、交通系統和能源系統等多個領域得到越來越廣泛的應用。測量信號和控制信號在網絡化控制回路中傳輸時不可避免地存在隨機網絡時延、丟包和亂序等通信約束問題，這些因素將會降低系統控制效果。

現有技術中，當系統模型未知或不精確時，網絡化預測控制方法往往存在控制效果差的缺點。

發明內容

本發明提供一種自適應網絡化預測控制方法及系統，用以解決現有技術中網絡化預測控制效果差，實現提高網絡化預測控制效果的目的。

本發明提供一種自適應網絡化預測控制方法，包括：獲取被控對象的測量輸出數據和控制輸入數據，將所述測量輸出數據和所述控制輸入數據以及對應的時間戳進行數據封裝，得到初始數據序列，將所述初始數據序列發送給辨識器；由所述辨識器基于所述初始數據序列和前一時間點的模型時變參數估計值，獲取預設時間點的模型時變參數估計值，將所述預設時間點的模型時變參數估計值發送給預測器，所述前一時間點為與所述預設時間點的上一個時間點；由預測器基于所述預設時間點的模型時變參數估計值、預設系統輸出參考值和所述初始數據序列，得到控制增量預測序列，將所述控制增量預測序列及對應的所述時間戳發送給補償器；由所述補償器基于所述控制增量預測序列及所述時間戳，以及接收時間點，確定目標控制信號，所述接收時間點為所述補償器接收所述控制增量預測序列及所述時間戳的時間點；利用所述目標控制信號對所述被控對象進行網絡化預測控制。

根據本發明提供的一種自適應網絡化預測控制方法，所述基于前一時間點的模型時變參數估計值，獲取所述預設時間點的模型時變參數估計值包括：獲取第一準則函數；在所述第一準則函數取最小值的情況下，得到預設時間點的模型時變參數估計值。

根據本發明提供的一種自適應網絡化預測控制方法，所述方法還包括：在所述預設時間點的模型時變參數估計值滿足參數限制條件時，將所述模型時變參數估計值初始參數確定為所述預設時間點的模型時變參數估計值，所述參數限制條件包括所述預設時間點的模型時變參數估計值小于或者等于參數閾值或者所述預設時間點的模型時變參數估計值的符號函數與所述模型時變參數估計值初始參數的符號函數不相等中的至少一個。

根據本發明提供的一種自適應網絡化預測控制方法，所述基于所述預設時間點的模型時變參數估計值、預設系統輸出參考值和所述初始數據序列，得到控制增量預測序列包括：基于所述預設時間點的模型時變參數估計值、預設系統輸出參考值和所述初始數據序列，獲取所述控制增量預測序列對應的第二準則函數；在所述第二準則函數取最小值的情況下，得到自適應控制律表達式；對所述自適應控制律表達式進行迭代，得到預測控制增量表達式；基于所述預測控制增量表達式，得到所述預測控制增量序列。