[发明专利]应用于连续搅拌反应釜中的批次运行轨迹和空间的调整方法

说明书

本发明公开了一种基于PLS模型的批次运行轨迹和空间的调整方法。本发明一种基于PLS模型的批次运行轨迹和空间的调整方法，包括：建立间歇过程PLS模型；确定出知识空间；根据PLS模型反演方法，由期望产品质量求取主元变量；由主元变量空间，求出产品设计空间；在产品设计空间内，找出能够使当前时刻以前的参考操作轨迹正好等于(或者最接近)已发生操作轨迹的解；基于该解，得到后续操作轨迹或者操作空间。本发明的有益效果：相比三水平正交实验和响应曲面等方法，该发明完全基于现有的历史数据，能够针对输入变量较多的情况，不需要进行大量的实验，并且得到的参考轨迹为光滑的曲线。

技术领域

本发明涉及间歇过程工艺条件设计领域，具体涉及一种基于PLS模型的批次运行轨迹和空间的调整方法。

背景技术

在批次运行过程中，在配方、初始条件等条件确定的情况下，一定的操作轨迹对应一定的产品质量。鉴于间歇过程生产周期短、转型快等特点，在给定产品质量的情况下，设计运行轨迹至关重要。传统的运行轨迹设计方法主要有三水平正交实验、响应曲面等。近年来，由于通过过程运行数据即可针对产品质量实现运行轨迹的设计，基于PLS的产品设计方法得到了广泛的关注和重视。该方法基于输入变量的运行轨迹数据和产品质量的数据，建立PLS模型，然后通过模型反演的方法依次求取主元和输入运行轨迹，具有实现简单，可实现性强等特点。

给定输入参考轨迹的情况下，实际运行轨迹的保证主要通过生产过程中现有的控制系统完成，比如PID控制，串级控制，单回路控制等。但是，生产过程中存在很多无法预知的干扰因素，导致运行轨迹无法完整跟踪参考轨迹。显然，运行轨迹偏离参考轨迹会影响到最终的产品质量。并且，产品质量由整条参考轨迹决定，批次运行过程中即使后续的运行轨迹能够完美地跟踪参考轨迹，依然有可能无法得到理想的产品质量。因此，很有必要在每个采样时刻对后续的参考轨迹进行调整。

传统技术存在以下技术问题：

Flores-Cerrillo和MacGregor等基于PLS模型(详细参见文献Flores-CerrilloJ,MacGregor J F.Control of batch product quality by trajectory manipulationusing latent variable models.Journal of Process Control,2004；14(5):539-553.)，在间歇过程运行过程中，首先通过模型反演，由设定值计算出主元，然后考虑主元由已发生的运行轨迹和未发生的轨迹共同决定，从而计算出后续的参考轨迹。但是，这种方法仅得到了一条操作轨迹，并且当已发生运行轨迹较大时，有可能无法求出后续的参考轨迹。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于PLS模型的批次运行轨迹和空间的调整方法，实际间歇过程运行过程往往有很多无法预知的干扰，即使有先进的控制系统也无法保证运行轨迹准确地跟踪参考轨迹，导致无法按照能够得到期望产品质量的参考轨迹运行，显然也就无法得到期望的产品质量。本发明基于PLS模型，将主元表示为两种模式，一种是基于产品质量变量，一种基于参考轨迹。在间歇过程运行中，分别应用模型反演的方法和参考轨迹投影等两种方法求取主元，从而得到了未知参考轨迹与质量变量以及已发生的运行轨迹之间的关系，并通过分析该关系，解决以下两个方面的问题。当已发生的运行轨迹较少时，未知参考轨迹由低维的运行轨迹和质量变量投影到高维空间得到，具有较大的自由度，也就是能够得到未知参考轨迹的调整空间。在该空间下，如果后续运行按照该参考轨迹运行，均能够得到期望的产品质量，给运行的优化提供了空间。当已发生的运行轨迹较大时，未知参考轨迹无论如何调整都无法克服已发生的运行轨迹对产品质量的影响。找到一条优化的调整曲线，使得已发生的运行轨迹对产品质量的影响最小，从而得到最接近期望的产品质量。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于PLS模型的批次运行轨迹和空间的调整方法，包括：

建立间歇过程PLS模型；

确定出知识空间；