[发明专利]一种基于控制器失效的反应釜系统保成本控制器设计方法

说明书

本发明涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种基于控制器失效的反应釜系统保成本控制器设计方法，控制器在建立过程中，针对反应釜建立一种控制器失效的控制器，其中随机变量的取值是和这两种情况，所对应的控制器包含系统状态及控制器增益，在控制器的建立过程中同时考虑了模态依赖、控制器失效和保成本控制问题，这是前所未有的，针对控制器有效与失效的同时存在的情况，运用其相应取值可持续一段时间的伯努利变量进行描述，更具适用性，提出一种新的方法对控制器失效的反应釜系统进行稳定性分析，这是与其他方法区别的关键所在。

技术领域

本发明涉及一种新的控制器设计方法，具体涉及一种基于控制器失效的反应釜系统保成本控制器设计方法，属于自动控制技术领域。

背景技术

在实际工程中，反应釜系统是生产流程中最关键的系统。而在反应釜系统运作过程中存在着多种控制变量，如果系统中存在能够引起系统结构或参数变化的随机性，那么被控对象实际上不是一个单一固定不变的系统，因此在控制系统的设计过程中，必须充分考虑系统随机性的影响。由于反应釜系统会出现元件失效或扰动、子系统互联变化、环境条件的突变等会使系统在各个不同阶段引起随机的波动。这种随机变化规律通常是遵循马尔可夫过程变化规律的，因此其相应的反应釜系统等价于一个马尔可夫跳变系统。近年来，对这类系统的研究也掀起了热潮。

在实际的反应釜系统中也存在着保成本控制问题。从实际应用角度来看，随着现代自动化水平的不断提高，各类工程系统复杂性大大增加，系统的性能与有效性已成为保障经济效益与社会效益的一个关键因素。通过研究现有的各类型控制器的控制结果，我们知道通常考虑系统的性能时，常见的方法有最优化与保成本控制两种方法。当我们使用最优化的方法去虑系统性能时，通常使用线性二次型最优状态调节器去确定其目标性能指标的最小值。但是，由于其一味追求确定目标的最小值，从而导致所得结论过于保守，并且由于注意点集中在考虑闭环系统最大稳定性的问题上，忽视了性能和控制作用的相互关系，因而不可避免的导致了高范数的增益问题。而保成本控制的核心思想是设计一种控制器，使闭环系统不仅稳定，而且相应的性能指标不超过定义的上界，是解决上述LQR缺陷的一种有效方法。因而动态系统保成本控制技术受到了越来越广泛的重视。另一方面，反应釜系统在实践中受到环境和机器误差的影响，可能会导致控制器暂时性失效。众所周知，控制器失效的存在常常会降低系统的性能，甚至导致不稳定。因此，设计一种能够承受故障的控制器是非常重要的。为了解决这一实际问题，通常使用的方法是应用伯努利变量，利用伯努利变量每个值的停留时间是随机的性质去考虑控制器失效的问题。但是，在实际应用中这种现象是不可能满足的。因此，我们有必要去研究，其控制器有效与失效的情况是否分别持续一段时间去讨论。这与上述方法或结果不能直接应用的情况有很大的不同。目前，对于控制器失效反应釜系统的保成本控制器还没有很好的设计方法，所有这些事实都将促进和推动本发明专利的完成。

因此，我们提出了一种基于控制器失效的反应釜系统保成本控制器设计方法用于解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于控制器失效的反应釜系统保成本控制器设计方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于控制器失效的反应釜系统保成本控制器设计方法，控制器在建立过程中，针对反应釜建立一种控制器失效的控制器 u(t)＝α(t)K(r_t)x(t)，其中随机变量α(t)的取值是α(t)＝1和α(t)＝0这两种情况，所对应的控制器包含系统状态x(t)及控制器增益K(r_t)。