[发明专利]烘丝干尾过程的长期预测建模及优化设定控制方法

权利要求书

1.一种烘丝干尾过程的长期预测建模及优化设定控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）建立如下结构MQ-ARX模型用于对烟草烘丝干尾过程进行预测：

上式中，为烘丝干尾过程时刻的出口烟丝含水率，为烘丝干尾过程时刻的排潮风门开度，为时刻的滚筒筒温，为时刻的滚筒旋转频率，为时刻的入口烟丝流量，为时刻的入口烟丝含水率，为时刻的建模误差；为MQ-ARX模型的状态量，且；和均为关于的多二次函数型系数，且具体结构为：，，，；上式中，为MQ-ARX模型的非线性参数集；为MQ-ARX模型的线性参数集；

2）在不同工况下以采样周期2秒分别采集总共组烘丝干尾过程数据集，具体的第组数据集包括：排潮风门开度的数据集、滚筒筒温的数据集、滚筒旋转频率的数据集、入口烟丝流量的数据集、入口烟丝含水率的数据集、出口烟丝含水率的数据集，其中为干尾过程数据集的长度，且；

3）建立烘丝干尾过程基于第组数据集和MQ-ARX模型的第步向前预测输出，具体结构如下：

上式中，，，，，，，，且；

4）对建立的干尾过程MQ-ARX模型中的参数集和进行优化；首先，定义以MQ-ARX模型多步向前预测输出和实际数据集的拟合度为优化目标的目标函数：，其中，为第组烘丝干尾过程采样数据集对应的MQ-ARX模型多步向前预测的建模误差向量，且；然后，采用梯度下降法求解非线性优化问题：，从而优化出烘丝干尾过程MQ-ARX模型的参数；

5）设计用于拟合烘丝干尾过程的控制量：和的设定曲线结构如下：

上式中，和分别为控制量、和的设定曲线；为设定曲线中的待优化参数集，并定义；

6）优化和的最优设定曲线和中的参数集。

2.根据权利要求1所述的烘丝干尾过程的长期预测建模及优化设定控制方法，其特征在于，步骤6）中，用于优化和的最优设定曲线和的参数集的具体方法如下：

(1) 将设定曲线和代入已建立的步骤1）中干尾过程MQ-ARX模型，可得在设定曲线和为输入情况下的MQ-ARX模型的预测输出为：；则基于采集的第组烘丝干尾过程数据序列，得到的相应MQ-ARX模型的预测输出为：；

(2) 定义优化参数集的目标函数：，其中，，为烘丝干尾过程的出口烟丝含水率设定值，是基于采集的第组烘丝干尾过程数据序列在第时刻的基于MQ-ARX模型的预测输出；

(3) 采用梯度下降法求解非线性优化问题：，该梯度下降法优化过程的终止条件为：，且，为优化过程的步长；当满足终止条件时，可得到此时和中具体的参数集。