1.一种基于机器学习的模型参数获取方法,其特征在于:建立延迟状态空间模型,
其中,{xt}是精馏塔精馏过程中不可测量的状态;输入{ut,t=1,2,...,L}是精馏塔的回流流量和再沸器加热流量,并且在每个采样周期Δt可测量;顶部产物的组成是不规则采样的输出,仅在时刻t=Ti·Δt且具有未知的时间延迟λi·Δt时才可用,每个数据样本的延迟有所不同;ωt和 分别是精馏过程噪声和测量噪声;ωt和 是分别具有协方差矩阵Q和R的独立且分布均匀的高斯噪声;延迟λi为遵循任何离散分布的随机整数;
建立全局模型,即每个局部模型的加权插值,采用指数加权函数来表示每个局部模型的权重;
通过机器学习算法即EM算法确定参数估计,所述的延迟状态空间模型,引入一个隐藏变量表示在时间t生效的子模型,得到输出模型;
利用贝叶斯规则得出延迟的概率,使用卡尔曼滤波器对这些密度函数进行数值计算;
k
用当前估计的参数Θ 评估Q函数,在下一个最大化步骤中,通过最大化Q函数获得新参数k+1Θ ;为了最大化Q函数,对每个参数执行微分运算;通过将导数等于零来计算每次迭代时系统参数的最佳估计;
通过EM算法确定参数估计:
对于所提出的状态空间模型,引入一个隐藏变量It表示在时间t生效的子模型;数据集Cobs为 {u1,...,uΤ}和{H1,...,HΤ},隐藏状态X={x1,...,xΤ},则隐藏的模型特性I={I1,...,IΤ}和时间延迟λi看作是潜在数据Cmis;Q函数为其中,τik为延迟的概率, 为精馏在Ti时刻的输出, 为精馏在Ti‑λi时刻的状态th th估计值,λi为延迟,k、N为正整数,T为时间,C为常数;将第j 个局部模型在第t 个采样时间生效的概率计算为th th
其中,Ht表示在时间t的调度变量的测量值,Hj是第j 个工作点,σj表示第j 个局部模型的有效宽度;
使用移位算子的属性,状态方程改写为
‑1 ‑1
xt=(zI‑A) but+(zI‑A) wt假设ωt=0,得到输出方程: 传递函数为其中,α(z)是传递函数的分母,即系统的特征多项式,而β(z)是传递函数的分子,由下式定义‑n
α(z):=z det[zI‑A]
‑n n n‑1 n‑2
=z (z+α1z +α2z +…+αn)‑1 ‑2 ‑n
=1+α1z +α2z +…+αnz ,‑n
β(z):=z cadj[zI‑A]b‑1 ‑1 ‑n
=β0+β1z +β2z +…+βnzOE模型和FIR模型的参数之间的关系描述为f0=β0,
输出误差OE或传递函数模型已被广泛用于设计高级控制,一个多虑输出误差模型为:用来近似由下式给出的阶数nf的方程
定义信息向量 和参数向量θ为
综上,得到输出模型:
2.根据权利要求1所述的基于机器学习的模型参数获取方法,其特征在于,建立延迟状态空间模型:假设λi在0和q之间遵循均匀分布,
其中,q为正整数,由于操作条件的变化,单个模型不足以表示过程动力学;因此,使用全局模型,它是每个局部模型的加权插值,如下:其中,xt和yt分别表示t时刻精馏过程的状态变量和输出变量,j和J为整数常数,αtj为权重,为常数;此处采用指数加权函数来表示每个局部模型的权重:其中,ωtj为指数函数,Ht为t时刻的操作变量,Hj为j时刻的操作变量,t为时间,j为常数,σj表示每个局部模型的有效宽度,该宽度由σmin(σj,j=1:J)和σmax(σj,j=1:J)界定;归一化权重推导为α其中,αtj为权重,ωtj为指数函数。
3.根据权利要求2所述的基于机器学习的模型参数获取方法,其特征在于,利用贝叶斯规则得出延迟的概率为:k
评估Q函数,需要密度函数p(x1:T|Cobs,Θ)的值,使用卡尔曼滤波器对这些密度函数进k行数值计算;在期望步骤中,使用当前估计的参数Θ评估Q函数,在下一个最大化步骤中,k+1通过最大化Q函数获得新参数Θ ;最大化Q函数,对每个参数执行微分运算;因此,通过将导数等于零来计算每次迭代时系统参数的最佳估计
4.根据权利要求1‑3任一所述的基于机器学习的模型参数获取方法,其特征在于:在精馏塔中,将回流流量和再沸器加热流量用作输入变量ut,控制顶部产品和底部产品的组成;
将回流速度用作干扰变量ω,顶部产物的组成用作输出变量
5.一种基于参数估计的精馏塔时延系统,包括存储器和处理器,存储器存储有计算机程序,其特征在于;所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1‑4任一所述的方法步骤。
6.一种计算机可读介质,其上存储有计算机程序,其特征在于:所述的计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1‑4任一所述的方法步骤。