[发明专利]一种工业过程的控制方法和设备

权利要求书

1.一种工业过程的控制方法，

所述工业过程包含具有多个输入变量以及多个积分输出变量的积分过程，所述多个输入变量是执行所述工业过程的工业设备的可控变量，所述多个积分输出变量是与所述工业过程的运行结果有关的变量，所述积分输出变量对所述输入变量的阶跃变化呈现斜坡变化趋势，所述多个输入变量在所述积分过程达到稳态时具有对应的多个稳态输入变量，所述稳态输入变量需要满足预先设定的稳态输入变量约束条件，所述积分过程达到稳态时需要满足积分过程稳态优化约束条件，即下一时刻积分输出变量的斜率等于零，其特征在于，该控制方法包括：

步骤1.测量并计算当前时刻积分输出变量的斜率、测量当前时刻稳态输入变量值、测量并计算当前时刻扰动输入值与上一时刻扰动输入值之差；

步骤2.基于所述当前时刻积分输出变量的斜率、当前时刻稳态输入变量值、当前时刻扰动输入值与上一时刻扰动输入值之差以及所述稳态输入变量约束条件，判定是否存在使得下一时刻积分输出变量的斜率等于零的下一时刻稳态输入变量的解集，如果存在所述解集，则执行步骤3，如果不存在所述解集，重新执行步骤1和步骤2；

步骤3.基于目标函数和关于所述多个积分输出变量与所述多个输入变量之间的在稳态时的函数关系模型执行优化计算，以获得满足所述积分过程稳态优化约束条件和所述稳态输入变量约束条件、并使所述目标函数取得极值的下一时刻稳态输入变量的值，作为下一时刻稳态输入变量值；

步骤4.将所述下一时刻稳态输入变量值传到基础控制回路对所述工业设备的可控变量实施控制。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述下一时刻积分输出变量的斜率相对于当前时刻积分输出变量的斜率的变化量为下一时刻稳态输入变量值与当前时刻稳态输入变量值之差与当前时刻扰动输入值与上一时刻扰动输入值之差的线性组合，

所述下一时刻扰动输入变量值与当前时刻稳态输入变量值之差的系数为输入变量对积分输出变量的稳态速率增益矩阵，

所述当前时刻扰动输入值与上一时刻扰动输入值之差的系数为扰动输入对积分输出变量的稳态速率增益矩阵，

所述稳态输入变量约束条件为所述下一时刻稳态输入变量在稳态输入变量的上边界值和下边界值之间。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述判定是否存在使得下一时刻积分输出变量的斜率等于零的下一时刻稳态输入变量的解集，包括：

令下一时刻积分输出变量的斜率大于或等于第一变量，且小于或等于第二变量，其中第一变量和第二变量为松弛变量，

求解所述目标函数与所述稳态输入变量约束条件和所述积分过程稳态优化约束条件所形成的优化问题，其中，所述目标函数是所述松弛变量的一次或二次函数，

若松弛变量均为零，则判定存在使得下一时刻积分输出变量的斜率等于零的下一时刻稳态输入变量的解集。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果不存在所述解集，在所述重新执行步骤1和步骤2前，还包括：

等待预定时间间隔。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标函数为：

所述目标函数是所述下一时刻稳态输入变量与所述当前时刻稳态输入变量之差与稳态输入变量权值的乘积的一次函数或二次函数。