[发明专利]一种面向化工的优先级升序可行性判定与软约束调整方法

权利要求书

1.一种面向化工的优先级升序可行性判定与软约束调整方法，其特征在于，对化工过程装置的被控变量和操作变量进行约束判定与调整，得到被控变量和操作变量所构成的可行域，根据可行域对操作变量和被控变量实现对化工过程的控制，包括以下步骤：

可行性判定与软约束调整初始化：根据化工过程装置的控制要求，设定用于表示化工过程装置执行机构控制量的操作变量和用于反馈化工过程装置状态信息的被控变量的稳态上下限约束条件，以及被控变量约束条件优先级级别；

硬约束可行性判定：根据操作变量和被控变量稳态上下限约束条件以及被控变量约束条件优先级级别判定在稳态上下限约束条件中的硬约束条件下被控变量是否可以继续优化，如果是，则进行下一步，否则，重新进行可行性判定与软约束调整初始化；

逐级软约束调整并固化：按照优先级升序逐级进行可行性判定与软约束调整，在每一优先级调整结束后固化放松的软约束为硬约束，得到当前优先级最优松弛变量；

确定稳态优化可行域：完成所有优先级可行性判定与软约束调整后，根据所有的优先级最优松弛变量，得到系统稳态优化可行域，进而根据可行域对化工过程装置被控变量和操作变量进行控制；

所述可行性判定与软约束调整初始化包括：

1)设定所有操作变量和被控变量稳态上下限软约束与硬约束，即u_ss，Δu_ss，y_ss,s，y_ss,h；

其中u代表操作变量，Δu代表操作变量增量，y代表被控变量；下角标ss代表稳态，s代表软约束，h代表硬约束；上标代表上限，下标·代表下限；

2)设定所有被控变量硬约束和软约束优先级，即其中上角标r表示优先级级别，r＝1,2,…,N，N为优先级最大级别；

所述硬约束可行性判定具体为：

Δy_ss(k)＝G_u,ssΔu_ss(k)+G_d,ssΔd_ss(k)

其中，u(k-1)代表k-1时刻的操作变量值；y_ss(k-1)代表k-1时刻的被控变量稳态值；Δu_ss(k)、Δy_ss(k)和Δd_ss(k)分别代表操作变量、被控变量和扰动变量稳态增量；G_u,ss和G_d,ss分别代表操作变量和稳态变量的稳态增益矩阵；u_ss，y_ss,h，和Δu_ss分别代表操作变量、被控变量、操作变量增量稳态约束上下限；下角标ss代表稳态，h代表硬约束；

当上述硬约束条件限制下可行域即Δy_ss(k)＝G_u,ssΔu_ss(k)+G_d,ssΔd_ss(k)和三组变量上下界约束所构成的区域不为空集时，则在稳态上下限约束条件中的硬约束条件下被控变量是可以继续优化，否则，不能继续优化；

逐级软约束调整包括：

优先级级别r＝1的软约束调整，得到优先级级别r＝1的最优松弛变量上限和最优松弛变量下限

优先级级别1＜r＜N的软约束调整，依次得到优先级级别r＝2,3,…,N-1的最优松弛变量上限和最优松弛变量下限

优先级级别r＝N的软约束调整，得到优先级级别r＝N的最优松弛变量上限和最优松弛变量下限

所述r＝1的软约束调整具体为：

s.t.

Δy_ss(k)＝G_u,ssΔu_ss(k)+G_d,ssΔd_ss(k)

其中，J¹为优化目标函数，和分别为当前优先级上下界松弛变量权重系数，j表示优先级级别，上角标1表示优先级为第1级；

所述1＜r＜N的软约束调整具体为：

s.t.

Δy_ss(k)＝G_u,ssΔu_ss(k)+G_d,ssΔd_ss(k)

其中，i，j分别表示优先级级别，上角标r表示优先级为第r级；

所述r＝N的软约束调整具体为：

s.t.

Δy_ss(k)＝G_u,ssΔu_ss(k)+G_d,ssΔd_ss(k)

其中，i表示优先级级别，上角标N表示优先级为第N级。