[发明专利]一种基于分层预估迭代的明渠系统预测控制方法

权利要求书

1.一种基于分层预估迭代的明渠系统预测控制方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1，构建基于分层预估迭代的明渠系统预测模型，所述预测系统包括表征明渠系统的常微分方程；

步骤2，设定初始条件，并带入所述初始条件到所述明渠系统预测模型求解所述常微分方程组，得到预估的状态序列；

步骤3，所述明渠系统预测模型继续通过所述初始条件进行计算，得到表示最优控制增量序列；

步骤4，基于所述步骤3所得到的最优控制增量序列及所述初始条件和所述步骤2所得到的预估的状态序列，通过带入所述步骤1构建的明渠系统预测模型进行计算，得到最优状态序列；

步骤5，判断所述最优控制增量序列、最优状态序列与预估的状态增量序列、预估的状态序列是否一致，若判断不一致，则将所述最优控制增量序列、最优状态序列设置为新的预估值，返回所述步骤2，若判断一致则进入步骤6；

步骤6，将得到的最优控制增量序列中序列的第一步输出给明渠系统。

2.如权利要求1所述的一种基于分层预估迭代的明渠系统预测控制方法，其特征在于，所述常微分方程为由圣维南方程组经过空间离散化转化而来，包括：

对于一个有n个采样点的单渠道明渠系统，选取为状态向量，为控制向量，输出向量为各点水位：

将上述空间离散化后的明渠系统表达为如下的紧凑形式：

将非线性模型(1.9)分为线性和非线性两部分，假定u＝u⁰为系统的一个平衡点，可等价地写作：

其中，

令对式(1.10)进行时间离散化可得

其中G,H分别是的时间离散形式,非线性模型(1.9)在k+1时刻的状态。

3.如权利要求2所述的一种基于分层预估迭代的明渠系统预测控制方法，其特征在于，所述预测模型进一步包括：

所述明渠系统的预测模型为：对离散模型(1.11)重写为如下增量形式：

其中:

从k时刻起逐个时刻写出式(1.12)可得：