[发明专利]非线性过程动态模型辨识装置

摘要

本发明涉及一种非线性过程动态模型的辨识装置，该装置包括实验模块和辨识模块，实验模块通过DCS或PLC或其他控制机与非线性工业过程相连，实验模块与辨识模块两个模块相互连接。所述实验模块生成实验信号，执行自动实验；所述辨识模块使用现有的由实验模块输入的过程实验数据自动辨识出非线性过程动态模型，检验模型的品质，并根据模型的品质给出调整信号输入到实验模块调整当前实验参数。本发明能够对非线性工业过程进行辨识实验和模型辨识，非线性工业过程可以是连续的、间歇的或者补料间歇的。所得到的非线性过程动态模型可用于模型预报控制器中、常规PID(比例、积分和微分)控制器和其它先进过程控制器中，也可用在对产品质量预报的推理模型和软测量器中。

主权项

1.一种非线性过程动态模型辨识装置，包括实验模块和辨识模块，实验模块通过DCS或PLC或其他控制机与非线性工业过程相连，实验模块与辨识模块两个模块相互连接，所述实验模块生成实验信号，执行自动实验，即将实验信号写入实验变量，并收集过程实验数据，将所收集的实验数据输送给辨识模块；所述辨识模块使用现有的由实验模块输入的过程实验数据自动辨识出非线性过程动态模型，检验模型的品质，并根据模型的品质给出调整信号输入到实验模块调整当前实验参数，其特征在于实验模块和辨识模块两个模块共同工作，执行包括以下步骤来实现对非线性过程动态模型的辨识：(1)连续过程的局部线性模型的实验和辨识：将连续过程的操作运行状况用某个或几个过程变量即工作点变量的状况来描述，当该工作点变量总是在某个固定数值点的附近变化时，即连续过程工作于该点上，那么称连续过程的操作运行处于此工作点上，假设非线性过程操作运行于若干个工作点上，则实验模块和辨识模块对每个工作点进行在线辨识，自动在线完成工作点对应的局部线性模型的全部辨识步骤，这包括辨识实验和模型辨识，获得若干个局部线性模型；在工作点实验中，工作点变量保持不变或在小范围内波动；(2)过渡期实验：把通过自动控制或手动控制将非线性过程从一个工作点过渡到另一个工作点的期间作为过渡期，在过渡期实验中，将实验信号施加于控制变量(MV)或某些处于闭环控制下的被控变量(CV)的设定值，如果单个过渡期太短而无法辨识模型，则重复实验以获得更多的实验数据；(3)连续过程的非线性模型辨识：将非线性模型参数化为线性参数变化(LPV)模型，即线性模型的参数随着工作点变量的变化而变化，对某个固定的工作点而言，LPV模型具有相应的局部线性模型，每个局部线性模型的参数作为工作点变量的函数而随之变化，对这些局部线性模型进行内插操作，构建非线性LPV模型，内插操作中用到的权重函数由包括工作点实验数据和过渡期实验数据的全部实验数据，通过参数辨识来确定，在没有过渡期实验数据的情况下，可使用三角权重函数，三角权重函数是预先给定的，不需参数辨识。