[发明专利]基于模型预测控制的电感耦合等离子体产生系统的整定方法

权利要求书

1.基于模型预测控制的电感耦合等离子体产生系统的整定方法，其特征在于，是以鲁棒稳定性条件、输出的稳态误差判决门限为约束，以最小化不同不确定性等级下的最大输出震荡量为整定目标，根据输出的稳态误差判决门限和不同的电感耦合等离子体产生系统真实模型的不确定性等级自动获取最优整定参数。

2.根据权利要求1所述的基于模型预测控制的电感耦合等离子体产生系统的整定方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤S1、建立电感耦合等离子体产生系统的名义数学模型；

步骤S2、对电感耦合等离子体产生系统的名义数学模型进行离散化；

步骤S3、基于离散化的电感耦合等离子体产生系统的名义数学模型，设计MPC控制器，构造带约束的代价函数；

步骤S4、基于电感耦合等离子体产生系统的名义数学模型，确定电感耦合等离子体产生系统的真实传递函数模型的不确定性等级；

步骤S5、基于闭环系统鲁棒稳定性条件和电感耦合等离子体产生系统的真实传递函数模型的不同不确定性等级，基于电感耦合等离子体产生系统的真实模型，确定灵敏度函数的边界值；

步骤S6、以输出的稳态误差判决门限为约束，确定满足稳态误差和鲁棒稳定性条件的MPC控制器的整定参数即最优整定参数，使得不同不确定性等级下的最大输出震荡量最小。

3.根据权利要求2所述的模型基于预测控制的电感耦合等离子体产生系统的整定方法，其特征在于，所述步骤S1采用稳态响应和动态响应相结合的建模方法建立电感耦合等离子体产生系统的名义数学模型，建立的电感耦合等离子体产生系统的名义数学模型为：

Y(s)＝G_nom(s)U(s)；

其中，Ne为电子密度，Ve为气体流速，Y(s)为电感耦合等离子体产生系统的名义数学模型在s域的输出；P_ICP为电源功率，A_ICP为进气量，U(s)为电感耦合等离子体产生系统的名义数学模型在s域的输入；G_nom(s)为电感耦合等离子体产生系统在s域的名义传递函数模型，G_nom11(s)为电子密度对电源功率的响应在s域的名义子传递函数模型，G_nom12(s)为电子密度对进气量的响应在s域的名义子传递函数模型，G_nom21(s)为气体流速对电源功率的响应在s域的名义子传递函数模型，G_nom22(s)为气体流速对进气量的响应在s域的名义子传递函数模型；其中，g₁₁为电子密度对电源功率的稳态响应，h₁₁为电子密度对电源功率的动态响应，g₁₂为电子密度对进气量的稳态响应，h₁₂为电子密度对进气量的动态响应，g₂₁为气体流速对电源功率的稳态响应，h₂₁为气体流速对电源功率的动态响应，g₂₂为气体流速对进气量的稳态响应，h₂₂为气体流速对进气量的动态响应，即电感耦合等离子体产生系统的名义传递函数模型由4个子传递函数模型构成。

4.根据权利要求3所述的基于模型预测控制的电感耦合等离子体产生系统的整定方法，其特征在于，所述步骤S2采用零阶保持法对电感耦合等离子体产生系统的名义数学模型进行离散化，离散化的电感耦合等离子体产生系统的名义数学模型为：

其中，x(k)为离散化的电感耦合等离子体产生系统的名义模型在当前采样时刻即k采样时刻的状态值，x(k+1)为离散化的电感耦合等离子体产生系统的名义模型在下一采样时刻即k+1采样时刻的状态值，u(k)为离散化的电感耦合等离子体产生系统的名义模型在k采样时刻的输入，y(k)为离散化的电感耦合等离子体产生系统的名义模型在k采样时刻的输出，A、B和C为离散化的电感耦合等离子体产生系统的名义数学模型的状态空间矩阵。