[发明专利]线性和非线性系统的基于确定性优化的控制系统及方法

权利要求书

1.一种用于控制自动化系统的操作的方法，包括：

使用控制系统确定非线性模型的线性逼近，其中，所述非线性模型被配置成对所述自动化系统的非线性操作建模；

使用所述控制系统确定对所述自动化系统的操作的非线性约束的第一凸逼近；

使用所述控制系统对目标函数进行二次变换；

使用所述控制系统基于所述线性逼近、所述第一凸逼近和所述二次变换之后的目标函数执行基于优化的控制算法，以确定控制时域中的多个采样周期上的所述自动化系统的受操作变量的可行轨迹；以及

使用所述控制系统基于所述受操作变量的所述可行轨迹指令所述自动化系统调整所述操作；

其中，确定所述第一凸逼近包括：

确定所述非线性约束的第二凸逼近；

确定所述非线性约束的第三凸逼近；以及

将所述第一凸逼近设置为所述第二凸逼近和所述第三凸逼近中的包括所述非线性约束的可行区域的最低点并且不包括所述非线性约束的大量不可行区域的一个凸逼近；

其中，所述第一凸逼近包括简单的限制。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述非线性模型是通过执行参数通用非线性动态逼近器算法来确定的。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述基于优化的控制算法比所述参数通用非线性动态逼近器算法更频繁地执行。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述参数通用非线性动态逼近器算法是基于所述自动化系统的状态的变化来执行的。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述状态的变化包括所述自动化系统的设定点的变化。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基于优化的控制算法包括不可行搜索算法。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述不可行搜索算法包括对偶二次有效集解算器算法。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基于优化的控制算法包括可行搜索算法。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述可行搜索算法包括原始有效集解算器算法。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基于优化的控制算法包括不可行搜索算法和可行搜索算法二者。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述不可行搜索算法在采样周期的第一部分期间执行，并且如果通过所述不可行搜索算法没有确定可行控制轨迹，则所述可行搜索算法在所述采样周期的第二部分期间执行。

12.根据权利要求1所述的方法，包括：在所述自动化系统的实时控制期间周期性地重复执行至少所述基于优化的控制算法。

13.一种控制系统，包括：

存储器电路，所述存储器电路用于存储可执行代码；以及

处理电路，所述处理电路用于执行所述代码，所述代码定义以下步骤，所述步骤在执行时：

确定非线性模型的线性逼近，其中，所述非线性模型被配置成对自动化系统的非线性操作建模；

确定对所述自动化系统的操作的非线性约束的第一凸逼近；

对目标函数进行二次变换；

基于所述线性逼近、所述第一凸逼近和所述二次变换之后的目标函数，执行基于优化的控制算法以确定控制时域中的多个采样周期上的所述自动化系统的受操作变量的可行轨迹；以及

基于所述受操作变量的所述可行轨迹，指令所述自动化系统调整所述操作；

其中，确定所述第一凸逼近包括：

确定所述非线性约束的第二凸逼近；

确定所述非线性约束的第三凸逼近；以及

将所述第一凸逼近设置为所述第二凸逼近和所述第三凸逼近中的包括所述非线性约束的可行区域的最低点并且不包括所述非线性约束的大量不可行区域的一个凸逼近；

其中，所述第一凸逼近包括简单的限制。

14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述处理电路包括多核处理器，并且其中，所述多核处理器的一个核专用于确定所述可行控制轨迹，而所述多核处理器的另一个核执行其它处理功能。

15.根据权利要求13所述的系统，其中，在执行时，所述处理电路在对所述自动化系统进行控制期间周期性地重复至少所述基于优化的控制算法的执行。