复杂滞后过程的先进控制方法及其系统

摘要

一种复杂滞后过程的先进控制方法及实现该方法的系统，至少包括：预测该复杂滞后过程输出的未来值；对该过程当前的输出进行预测；对该过程进行在线反馈校正；对该过程进行最优控制；依据约束限对计算得到的最优控制率判断，得到满足约束条件的控制增量，并将该控制增量施加到被控过程中去。本发明依据被控过程具体情况和测点情况，选取相关的过程变量为状态变量，使用实测的状态变量计算最优控制率；并通过选取可测干扰变量设计模型预测前馈来计算最优控制率，实现了实测状态变量反馈设计，增大了控制系统对被控过程工艺变化、操作控制变化的适应范围，提高了控制系统的鲁棒稳定性及抗干扰能力。

主权项

1、一种复杂滞后过程的先进控制方法，其特征在于：该方法至少包括如下的步骤：步骤1：选择第h个输出y_h的预测时域为p_h，预测y_h未来第p_h步的值，即k+p_h时刻的未来输出值，由下式确定： ${\hat{y}}_h(k+p_h)=c_h{A}^{p_h}X\left(k\right)+\underset{i=1}{\overset{l_a}{\Sigma }}\underset{j=1}{\overset{p_h}{\Sigma }}{c}_h{A}^{j-1}{A}_{i}X(k+p_h-{\tau }_i-j)$ $+\underset{i=1}{\overset{l_b}{\Sigma }}\underset{j=1}{\overset{p_h}{\Sigma }}{c}_h{A}^{j-1}{B}_{i}U(k+p_h-d_i-j)+\underset{j=1}{\overset{p_h}{\Sigma }}{c}_h{A}^{j-1}\mathrm{FV}(k+p_h-j)$其中，为对y_h(k+p_h)的预测值；y_h(k+p_h)为第h个过程输出y_h的预测时域为p_h的k+p_h时刻的未来输出值；c_h为输出矩阵C的第h行向量，且C＝[c₁^T，…，c_h^T，…，c_r^T]^T；τ_i为状态变量纯滞后时间，d_i为控制纯滞后时间，j代表未来j时刻，V为干扰变量，V(k+p_h-j)为干扰变量未来p_h-j时刻的值，U为操纵变量，U(k+p_h-d_i-j)为操纵变量未来p_h-d_i-j时刻的值，X为状态变量，X(k)为状态变量当前时刻的值，X(k+p_h-τ_i-j)为状态变量p_h-τ_i-j时刻的值；A∈R^n×n，A_i∈R^n×n，i＝1，2，…l_a，B_i∈R^n×r，i＝1，2，…l_b，C∈R^r×n，F∈R^n×q，均为已知的常数矩阵，用于计算最优控制率；然后处理未来状态及未来干扰的预测值；步骤2：对该复杂滞后过程当前时刻的输出值进行预测；步骤3：对该复杂滞后过程进行在线反馈校正；步骤4：对该复杂滞后过程进行最优控制；步骤5：依据规则库的判断逻辑规则关系，对计算得到的各种变量和最优控制率进行约束限判断，得到满足约束条件的控制增量，并将该控制增量施加到被控过程中去。