[发明专利]一种化工工业过程性能保持控制方法

说明书

本发明公开了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。该方法首先是通过对连续非线性模型的分析，建立一个具有时滞的状态模型；然后，设计批次过程迭代学习控制量，并定义状态误差和输出跟踪误差，通过结合误差补偿的技术，得到了一种基于跟踪误差的控制更新律，进而作用于被控对象。这种批次过程性能保持控制方法的设计，不仅解决了批次过程控制中的非线性和不确定性问题，而且保证了系统的稳定运行。

技术领域

本发明属于自动化技术领域，涉及一种化工工业过程性能保持控制方法。

背景技术

在工业控制过程中，批次过程控制具有给定值最佳跟踪的优良性能，该性能保证了产品生产的一致性。但是，批次生产过程的控制是一个动态的控制过程，具有强非线性以及不确定性，这些因素对批次过程的控制性能指标具有很大的影响。为了优化批次过程控制中的非线性和不确定性，特别是系统中的时间延迟和外部扰动，引入一种最优性能保持器，来保证系统稳定运行，使其具有较好的控制性能。

发明内容

本发明的目的是为了优化批次过程控制中的非线性和不确定性，提出了一种化工批次过程性能保持控制方法。该方法首先是通过对连续非线性模型的分析，建立一个具有时滞的状态模型；然后，设计批次过程迭代学习控制量，并定义状态误差和输出跟踪误差，通过结合误差补偿的技术，得到了一种基于跟踪误差的控制更新律，进而作用于被控对象。这种批次过程性能保持控制方法的设计，不仅解决了批次过程控制中的非线性和不确定性问题，而且保证了系统的稳定运行。

本发明的技术方案是通过模型建立、控制器设计、算法设计、优化等手段，提出一种化工批次过程性能保持控制方法，利用该方法可以改善系统的时延性和不稳定性。

本发明的方法步骤包括：

步骤1、建立系统批次过程模型，具体步骤是：

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：

i＝1,2,...,r,0≤t≤T；k＝1,2,...

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：