[发明专利]一种工业过程无穷时域优化先进控制方法

权利要求书

1.一种工业过程无穷时域优化先进控制方法，包括如下步骤：

步骤1、扩展二维切换系统模型的建立；

步骤2、设计系统无穷时域优化过程控制器。

2.如权利要求1所述的工业过程无穷时域优化先进控制方法，其特征在于：

所述步骤1具体如下：

1.1首先考虑具有延迟作用的系统过程状态空间模型，模型如下：

其中，i为阶段，t为时刻，k是批次，d是时滞，xⁱ(t,k),yⁱ(t,k)分别表示第i阶段第k批次t时刻的状态、输出，xⁱ(t+1,k)表示第i阶段第k批次t+1时刻的状态uⁱ(t-d,k)表示第i阶段第k批次t-d时刻的输入，分别表示系统第i阶段的状态、输入和输出的对应的系数矩阵；

1.2将步骤1.1中的过程模型进一步处理成如下状态空间模型形式：

其中，

T是矩阵的转置符号，uⁱ(t,k)，yⁱ(t,k)分别表示第i阶段第k批次t时刻的状态空间模型下的状态、输入、输出，表示第i阶段第k批次t+1时刻的状态空间模型下的状态，uⁱ(t-1,k)^T，uⁱ(t-2,k)^T，…uⁱ(t-d,k)^T分别表示第i阶段第k批次t-1，t-2,...t-d时刻的状态空间模型下的输入；

1.3定义系统过程中的状态误差和输出跟踪误差为：

其中，表示第i阶段第k批次t时刻系统状态误差，eⁱ(t+1,k)表示第i阶段第k批次t+1时刻的输出跟踪误差，表示第i阶段第k-1批次t时刻状态，表示第i阶段第k批次t+1时刻参考轨迹输出，yⁱ(t+1,k)表示第i阶段第k批次t+1时刻实际输出；

1.4根据步骤1.2和1.3，可以得到扩展二维切换系统模型如下：

其中，Zⁱ(t,k)表示第i阶段第k批次t时刻扩展二维切换系统模型的状态，eⁱ(t+1,k-1)表示第i阶段第k-1批次t+1时刻的输出跟踪误差，rⁱ(t,k)表示第i阶段第k批次t时刻的更新律。

3.如权利要求2所述的工业过程无穷时域优化先进控制方法，其特征在于：

所述步骤2具体如下：

2.1对于一个扩展二维切换系统模型的描述，迭代学习控制律应具有以下一般形式：

其中，uⁱ(t,0)＝0表示迭代的初始值，uⁱ(t,k-1)表示第i阶段第k-1批次t时刻的输入；

2.2确定扩展二维切换系统模型的目标函数，如下所示：

其中，Qⁱ，Rⁱ分别表示状态的加权矩阵和输入加权矩阵，Jⁱ表示扩展二维切换系统模型的目标函数；

2.3根据步骤2.2，可以求得更新律如下所示：

其中，Iⁱ表示适当维数的单位矩阵，表示控制增益；

2.4根据步骤2.3以及李雅普诺夫稳定性得出：

2.5根据步骤2.1到步骤2.4，得到控制量：

2.6根据步骤2.1到步骤2.5，依次循环求解控制量uⁱ(t,k)，再将其作用于被控对象。