[发明专利]一种化工工业过程性能保持控制方法

权利要求书

1.一种化工工业过程性能保持控制方法，包括如下步骤：

步骤1、建立系统批次过程模型；

步骤2、设计批次过程的控制器；

步骤1具体如下：

1.1建立系统批次过程的状态模型，可描述如下：

其中，t是系统的离散时间，T是离散时间的上限，k是系统的批次索引；d(t)是时间延迟函数；x(t,k)和x(t-d(t),k)分别表示第k批次t时刻和t-d(t)时刻系统的过程状态；表示第k批次t时刻过程状态的倒数；f[]表示非线性函数；u(t,k)表示第k批次t时刻系统的过程输入；y(t,k)表示在第k批次t时刻系统的过程输出；g[x(t,k)]表示与系统状态相关的非线性函数；

1.2系统批次过程离散化后的状态模型，可表示为：

其中，i、r是规则的数目；x(t+1,k)表示第k批次t+1时刻系统的过程状态；A_i,A_id,B_i,C_i分别表示规则i中的系统状态矩阵、系统延迟状态矩阵、系统输入矩阵和系统输出矩阵；ω(t,k)表示第k批次第t时刻系统状态的未知干扰；x(0,k)表示第k批次系统的初始状态，其初始值设置为x_0,k；

1.3结合步骤1.2得到批次过程状态模型：

其中，表示i＝1，i＝2，...，i＝r的叠加符号，表示j＝1，j＝2，...，j＝p的累乘符号，j表示预测时域，M_ij表示预测集；x_j(t,k)表示第k批次t时刻在第j步的状态变量；M_ij(x_j(t,k))表示x_j(t,k)的隶属度；w_i(x(t,k))表示j＝1，j＝2，一直到j＝p过程所有M_ij(x_j(t,k))的累乘值；

步骤2具体如下：

2.1首先设计批次过程性能保持的控制量，如下：

其中，u(t,k-1)表示第k-1批次t时刻系统的过程输入；r(t,k)表示第k批次t时刻的更新律；u(t,0)表示初始批次t时刻系统的过程输入，并设为0；

2.2定义系统状态误差和输出跟踪误差为：

其中，x(t,k-1)表示第k-1批次t时刻系统过程状态；δ(x(t,k))表示第k批次t时刻系统状态误差；e(t+1,k)表示第k批次t+1时刻的输出跟踪误差；y_r(t+1,k)表示第k批次t+1时刻期望输出，y(t+1,k)表示第k批次t+1时刻实际输出；

2.3根据步骤1.3，步骤2.1，步骤2.2可以得到系统扩展状态误差，如下：

其中，δ(x(t+1,k))和δ(x(t-d(t),k))分别表示第k批次t+1时刻和t-d(t)时刻系统状态误差；表示第k批次t时刻系统扩展状态的未知干扰；

2.4考虑到系统输出矩阵C_i＝C，i＝1,2,...,r，则根据步骤2.3可以得到系统输出跟踪误差为：

其中，e(t+1,k-1)表示第k-1批次t+1时刻的输出跟踪误差；C是系统输出矩阵；

2.5根据步骤2.3、步骤2.4并且结合误差补偿的技术，设计一种基于跟踪误差的更新律：

其中，K_i表示在规则i下的控制增益；

2.6根据步骤2.5，可以得到一种批次过程性能保持控制的控制器更新律：

2.7结合步骤2-1到步骤2-6可以得到一种化工批次过程性能保持控制量u(t,k)，并将其再作用于被控对象。