[发明专利]免疫数据驱动控制方法及解决涤纶工业丝卷绕系统控制问题的设备

摘要

本发明属于信息控制领域，涉及免疫数据驱动控制方法及解决涤纶工业丝卷绕系统控制问题的设备。本发明的免疫数据驱动控制方法结合了数据驱动控制机理和生物调节机制，能够在被控对象精确模型未知的情况下，实施闭环控制；当给出理想的控制效果时，该控制方法能够快速利用闭环系统的实际数据，并通过这些数据来对系统进行数据驱动控制，同时在免疫调控的作用下满足系统的动态性能要求。本发明的解决涤纶工业丝卷绕系统控制问题的设备，配置为采用免疫数据驱动控制方法，由于卷绕机的精确模型未知且用户对系统的动态要求又较高，从而采用配置了免疫数据驱动控制方法的设备来进行控制。

主权项

一种免疫数据驱动控制方法，其特征是：建立免疫数据驱动控制环节，得出当前时刻的最佳控制策略；建立免疫调控环节得出控制量，根据免疫细胞反馈机理对数据驱动环节提出的所述当前时刻的最佳控制策略进行调节，使其满足系统动态性能要求；将所述免疫调控环节得出的控制量作用于常规控制器得到所述免疫数据驱动控制方法的最终输出；具体步骤包括：1)建立免疫数据驱动控制环节免疫数据驱动控制器(3)包括数据驱动控制单元(4)、常规控制器(6)和免疫调控单元，其中免疫调控单元由免疫反馈单元(11)以及免疫调节单元(13)组成，其中被控对象参考输入(1)与数据驱动控制单元(4)的输入端相连，输出误差(2)分别与数据驱动控制单元(4)、常规控制器(6)和免疫调节单元(13)的输入端相连，被控对象实际输出(9)与数据驱动控制单元(4)的输入端相连，数据驱动控制单元(4)的输出端与常规控制器(6)的输入端相连，常规控制器(6)的输出端与免疫数据驱动控制器(3)输出端(7)相连，免疫反馈单元(11)的输出端与免疫调节单元(13)输入端相连，免疫调节单元(13)的输出端分别与常规控制器(6)和免疫反馈单元(11)的输入端相连；以免疫数据驱动控制器为核心控制系统还包括被控对象(8)、反馈传感器组(10)以及必要的信号传递及回路，其中被控对象参考输入(1)接收反馈传感器组(10)送来的被控对象(8)的输出数据，生成被控对象输出误差(2)与免疫数据驱动控制器(3)的输入端相连；免疫数据驱动控制器(3)的输出端(7)与被控对象(8)相连，被控对象(8)与反馈传感器组(10)相连；2)确定免疫数据驱动控制环节的各个参数初始值根据被控对象特点和用户要求确定免疫数据驱动控制器参数：采样时间ts，系统运行总时间TotalTime，控制器总数NumController，初始控制器编号i，免疫调控单元权值η，其中：采样时间ts取值范围为[0.01，1]秒，系统运行总时间TotalTime取值范围为[100，400]秒，初始控制器编号从最后一个控制器初始，即i＝NumController；免疫调控单元权值η取值范围为[0，1]，当η＝0时，免疫调控单元不起作用，即本发明免疫数据驱动控制器相当于单个数据驱动控制器的控制效果；3)存储当前数据在每个采样周期内，记录该采样周期对应的被控对象实际输出(9)记为y(k)、被控对象参考输入(1)记为yr(k)、常规控制器(6)输出(7)记为u(k)以及被控对象输出误差(2)记为e(k)，并存储在数据驱动控制单元(4)中；4)进行数据驱动控制在第k个采样周期内，按照数据驱动控制方法的计算步骤，计算出该采样周期内，当前控制器的性能参数Tspec，并因此求出数据驱动控制单元的性能指标Jk；所述的数据驱动控制方法采用去伪控制策略、虚拟参考反馈整定策略、迭代反馈整定策略或懒惰学习策略；5)进行免疫调控在第k个采样周期内，按照所述免疫反馈及调节两个单元的计算步骤，计算出免疫调控单元输出uimmune(k)；6)将免疫反馈调控得到的控制量uimmune(k)直接作用于常规控制器，并通过与4)中Jk相结合来调节常规控制器的控制作用得到免疫数据驱动控制器最终控制输出u(k)，将u(k)送至被控对象，完成对被控对象的免疫数据驱动控制作用。