利索能及
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专利号: 2011104544561
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:无效专利
更新日期:2025-03-26
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种炼油工业过程的部分解耦非最小化模型预测控制方法,其特征在于该方法包括以下步骤:(1)利用炼油工业过程模型建立部分解耦状态空间模型,具体方法是:首先采集炼油工业过程的输入输出数据,利用该数据建立输入输出模型如下:其中 Y、 为三个变量,分别是:表示过程的多项式方程,

ui(k)、yi(k),i=1,2,...,N,分别为输入、输出数据,所述的输入输出数据为数据采集器中存储的数据;

进一步将上述方程通过克莱姆方程处理为其中,D是 的行列式数值,Di是将D的第i列替换成 获得的行列式数值;

将上述过程模型展开得到:-1 -1

F(z )y(k)=H(z )u(k)其中,n是得到的模型阶次,Fi(k),i=1,2,...,n和I为对角矩阵,T

y(k)=[y1(k),y2(k),...,yN(k)],T

u(k)=[u1(k),u2(k),...,uN(k)],-1 -1 -2 -n

F(z )=I+F1z +F2z +...+Fnz-1 -1 -2 -n

H(z )=H1z +H2z +...+Hnz将过程模型通过后移算子Δ处理成过程的状态空间表示方式:Δxm(k+1)=AmΔxm(k)+BmΔu(k)Δy(k+1)=CmΔxm(k+1)其中,Δxm(k+1)、Δy(k+1)分别是第k+1时刻的变量值,T T T T T T TΔxm(k)=[Δy(k)Δy(k-1)...Δy(k-n+1)Δu(k-1)Δu(k-2)...Δu(k-n+1)],T为取转置符号;

IN为一单位矩阵;

定义一过程期望输出为r(k),并且输出误差e(k)为:e(k)=y(k)-r(k)进一步得到第k+1时刻的输出误差e(k+1)为:e(k+1)=e(k)+CmAmΔxm(k)+CmBmΔu(k)-Δr(k+1)其中,r(k+1)为第k+1时刻的过程期望输出;

最后定义一个新的复合状态变量:将上述处理过程综合为一个部分解耦的过程模型:z(k+1)=Az(k)+BΔu(k)+CΔr(k+1)其中,z(k+1)为第k+1时刻的复合状态变量,并且(2)基于该部分解耦状态空间模型设计预测控制器,具体方法是:a.定义该预测函数控制器的目标函数为:其中,P是预测步长,M是预测步长,Qj、Lj是加权矩阵,z(k+j),u(k+j)分别为第k+j时刻的复合变量和输入变量;

b.定义控制变量的作用范围为Δu(k+j)=0 j≥Mc.计算控制器的参数,具体是:首先定义

然后依据下式计算控制向量ΔU:T -1 T

ΔU=-(ΦQΦ+L) ΦQ(Fz(k)+SΔR)其中,Q,L是依据控制要求设定的两个矩阵,ΔR是依据过程期望输出设定的输出向量。