利索能及
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专利号: 2012103573720
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
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. 一种化工多变量过程解耦预测函数控制方法,其特征在于该方法的具体步骤是:(1)利用化工过程模型建立解耦状态空间模型,具体方法是:首先采集化工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 、 、 分别为输出向量 变换、传递函数矩阵、输入向量 变换; , ,, , , 表示过程的各回路传递函数, 和 分别为第 个输入和输出变量的 变换, , 为计算机控制系统的离散变换算子,为 的倒数, 为过程的输入输出变量个数,所述的输入输出数据为数据采集器中存储的数据;

进一步对上述方程选取伴随矩阵解耦阵为:其中, 是伴随矩阵解耦阵, 为 的伴随矩阵;

将上述伴随矩阵解耦阵与过程输入输出模型合并得到:其中, 是得到的解耦过程模型, 为 的行列式, 为以 的行列式为元素的对角矩阵;

将上述解耦过程模型处理成 个单变量过程的离散表示方式:其中 和 分别是第 个过程的输出和输入变量, , 和分别是 和 的系数矩阵多项式; 其中 是相应的系数矩阵, 为后移 步算子, 是得到的模型阶次;

将过程模型通过后移算子 处理成过程的状态空间表示方式:;

其中, 、 分别是第 时刻的变量值, 为第 时刻的输入增量变量值, 、 分别为第 时刻的输出变量增量和输入变量增量值, 、 、 分别为对应的状态矩阵、输入矩阵和输出矩阵, 为取转置符号;

定义一过程期望输出为 ,并且输出误差 为: 进一步得到第 时刻的输出误差 为:其中, 为第 时刻的过程期望输出增量;

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:其中, 为第 时刻的复合状态变量, 、 、 分别为对应复合状态变量的状态矩阵、输入矩阵和输出矩阵,具体是:, ,

(2)基于该解耦状态空间模型设计预测函数控制器,具体方法是:a.定义该预测函数控制器的目标函数为:其中 为目标函数, 是预测步长, 是加权矩阵, 是第 时刻的复合状态变量;

b.定义控制变量的组成为:其中, 是控制变量的加权系数, 是第 时刻的基函数数值,是控制步长;

c.计算控制器的参数 、 和 ,具体是:其中 是当前时刻的基函数数值, , , 为控制量计算参数,最终控制器为:其中, 是第 时刻的控制变量数值, 是依控制目标设计的参考轨迹向量增量。