[发明专利]一种结晶器ARMAX模型辨识方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术中连铸机结晶器控制系统，尤其涉及一种结晶器ARMAX(Auto-Regressive and Moving Average Model)模型辨识方法。

背景技术

结晶器振动对铸坯脱模及表面质量有着直接、重要的影响，在板坯连铸实际浇铸过程中，拉速通常是随着工况条件(如浇铸温度)的变化而发生变化的，为确保获得良好的铸坯脱模效果和铸坯表而质量，应在保证振动工艺参数基本稳定的前提下，适当地调整频率、振幅等振动基本参数。然而，要获得良好的频率、振幅控制效果，必须设计合理的结晶器控制系统以快速、准确跟踪频率、振幅给定值，而优秀的控制系统是以模型为基础进行系统分析和设计的，鉴于目前结晶器控制系统基于经验的PID控制器设计方法，有必要首先对结晶器进行模型辨识，在合理模型基础上再进行控制系统设计以获得良好的控制效果。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种结晶器ARMAX(Auto-Regressive and Moving Average Model)模型辨识方法，其以结晶器油缸阀开度为输入数据，以结晶器位置为输出数据，在采样数据基础上利用预测误差法对结晶器ARMAX模型参数进行离线辨识，通过迭代搜索能够逼近ARMAX模型未知参数全局最优解，能够获得带有干扰模型的结晶器模型，为工程应用中结晶器控制系统设计提供科学的模型基础。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种结晶器ARMAX模型辨识方法，该方法主要包括：

A、采集输入、输出数据，以结晶器油缸阀开度u(t)为输入数据，以结晶器位置y(t)为输出数据，采集N对数据样本Z^N；N为自然数；

B、构建结晶器ARMAX模型A(q)y(t)＝B(q)u(t)+C(q)e(t)；其中：A(q)为第一结晶器输出多项式；B(q)为第二结晶器输出多项式；C(q)为第三结晶器输出多项式；e(t)为高斯白噪声；

C、设ARMAX模型待辨识参数为θ、令基于参数θ的模型输出预测值为令辨识过程的目标函数为V(θ，Z^N)；

D、针对所述目标函数，利用预测误差法进行迭代搜索以逼近θ全局最优解；

E、设预测误差法搜索停止条件为目标函数值V(θ，Z^N)＜tol，其中tol正实数；

F、利用随机赋值的方法为预测误差法初始化搜索起始点θ₁；

G、计算目标函数V(θ，Z^N)关于θ的梯度；

H：计算第i+1代θ估计值θ_i+1；

I：若V(θ_i+1，Z^N)＜tol，则停止运算，输出参数估计值θ_i+1，否则运行步骤G，继续进行迭代计算。

其中：步骤B中所述第一结晶器输出多项式A(q)＝1+a₁q^-1+a₂q^-2+…+a_naq^-na；第二结晶器输出多项式B(q)＝b₁q^-1+b₂q^-2+…+b_nbq^nb；第三结晶器输出多项式C(q)＝1+c₁q^-1+c₂q^-2+…+c_ncq^-nc；q^-1为后向移动算子；na为结晶器输出多项式阶次，nb为结晶器输入多项式阶次。

步骤C所述ARMAX模型待辨识参数为：

θ＝[a₁ a₂ … a_na b₁ b₂ … b_nb c₁ c₂ … c_nc]；