[发明专利]用于产生基于模型的系统控制参数的构架

说明书

技术领域

本发明大体上涉及用于控制物理系统(physical system)操作的控制技术，更具体地涉及一种用于产生基于模型的系统控制参数的控制构架(control framework)。

背景技术

时常伴随现有的开环和闭环控制策略实现的校准负担需要得到最大程度的减小。而且还需要配置基于模型的控制策略，使得改进的模型在精度和/或性能方面，可简单地取代控制策略中相应的现有模型，以取得即时的系统性能改良。而且还需要提供对物理系统在非特定的操作工况下，即在专门为其设计现有控制策略的操作工况以外的条件下的性能优化。这里所述基于模型的控制构架构思致力于实现这些以及其它控制策略目标。

发明内容

产生控制参数以控制物理系统的操作的控制构架可包括一个或多个嵌入模型(embedded model)，目标逻辑(objective logic)，目标优化逻辑(objective optimization logic)和解约束逻辑(solution constraining logic)，嵌入模型各产生与物理系统的不同操作参数相对应的模型输出，其取决于(as a function of)一个或多个与物理系统的操作工况相对应的操作值和许多解参数(solution parameters)，目标逻辑产生取决于所述数量的模型输出和一个或多个系统性能目标值的标量性能量度(scalar performance metric)，目标优化逻辑按照最大程度地减小标量性能量度的方式而产生许多无约束解参数，并且解约束逻辑按照限制至少一个无约束解参数的操作范围的方式而从所述许多无约束解参数中确定所述许多解参数。控制参数可对应于所述许多无约束解参数或所述许多解参数。

所述多个嵌入模型可配置成用于产生相应的模型输出，其还取决于一个或多个系统性能目标值中的至少其中一个目标值。

目标逻辑还可配置成产生取决于一个或多个权重值的标量性能量度。

目标优化逻辑还可配置成用于产生取决于至少其中一个控制参数的所述许多无约束解参数。

解约束逻辑还可配置成用于产生所述许多解参数中的至少其中一个解参数，其取决于所述一个或多个系统性能目标值中的至少其中一个目标值。

作为备选或作为附加，解约束逻辑还可配置成用于产生所述许多解参数中的至少其中一个解参数，其取决于所述多个嵌入模型中的其中一个或多个嵌入模型所提供的至少一个模型极限。

控制构架还可包括控制参数处理逻辑(processing logic)，其配置成可处理至少其中一个控制参数，并产生一个输出，其控制至少一个与物理系统相关的促动器。解约束逻辑还可配置成用于产生所述许多解参数中的至少其中一个解参数，其取决于至少一个由控制参数处理逻辑提供给解约束逻辑的反馈值。

所述多个模型输出值可限定一个矢量Y，所述一个或多个系统性能目标值可限定一个矢量Y_T，并且所述一个或多个权重值可限定一个矢量W，而且目标逻辑可配置成可确定一个差矢量作为矢量Y和Y_T之间的差，并且确定标量性能量度作为矢量W和差矢量函数的矢量内积。例如目标逻辑可配置成可根据关系式U=W·(Y-Y_T)来确定标量性能量度，其中U是标量性能量度。作为另一示例，目标逻辑可配置成可根据关系式U=W·(Y-Y_T)²来确定标量性能量度，其中U是标量性能量度。作为另一示例，目标逻辑可配置成可根据关系式U=W·|Y–Y_T|来确定标量性能量度，其中U是标量性能量度。作为还有的另一示例，目标逻辑可配置成可根据关系式U=W·|(Y–Y_T)/Y_T|来确定标量性能量度，其中U是标量性能量度。