一種帶漂移干擾的模型預測控制器的建模質量監控方法技術

本發明專利技術公開了一種帶漂移干擾的模型預測控制器的建模質量監控方法,包括如下步驟：建立閉環控制系統的干擾模型；根據閉環控制系統的實際情況以及給定的控制目標，設計過程的動態模型MPC控制器；采用干擾模型及MPC控制器控制閉環控制系統，并采集閉環控制系統運行所得的過程數據；根據閉環控制系統結構，對過程輸出及過程輸入數據進行正交投影，獲得過程估計干擾更新；根據閉環控制系統既定參考信號和過程實際輸出，獲取閉環控制系統的實際跟蹤誤差；根據所述過程估計干擾更新與所述實際跟蹤誤差，獲得閉環控制系統的模型質量指標；根據閉環控制系統結構，利用所述模型質量指標對建模質量進行監控；具有可行性高，處理消耗資源少，評價結果準確度高的特點。

【技術實現步驟摘要】
201610144819

【技術保護點】
一種帶漂移干擾的模型預測控制器的建模質量監控方法，其特征在于，包括如下步驟：(1)建立閉環控制系統的干擾模型；(2)根據閉環控制系統參數以及給定的控制目標，獲取過程的MPC控制器；(3)當閉環控制系統在所述干擾模型及MPC控制器的控制下運行時，采集閉環控制系統運行所得的過程數據；所述過程數據包括閉環控制系統的過程輸出和過程輸入；(4)根據閉環控制系統結構，對所述過程輸出及過程輸入數據進行正交投影，獲得過程估計干擾更新；(5)根據閉環控制系統既定參考信號和過程實際輸出，獲取閉環控制系統的實際跟蹤誤差；(6)根據所述過程估計干擾更新與所述實際跟蹤誤差，獲得閉環控制系統的模型質量指標；(7)根據閉環控制系統結構，利用所述模型質量指標對建模質量進行監控。

【技術特征摘要】
1.一種帶漂移干擾的模型預測控制器的建模質量監控方法，其特征在
于，包括如下步驟：
(1)建立閉環控制系統的干擾模型；
(2)根據閉環控制系統參數以及給定的控制目標，獲取過程的MPC
控制器；
(3)當閉環控制系統在所述干擾模型及MPC控制器的控制下運行時，
采集閉環控制系統運行所得的過程數據；所述過程數據包括閉環控制系統
的過程輸出和過程輸入；
(4)根據閉環控制系統結構，對所述過程輸出及過程輸入數據進行正
交投影，獲得過程估計干擾更新；
(5)根據閉環控制系統既定參考信號和過程實際輸出，獲取閉環控制
系統的實際跟蹤誤差；
(6)根據所述過程估計干擾更新與所述實際跟蹤誤差，獲得閉環控制
系統的模型質量指標；
(7)根據閉環控制系統結構，利用所述模型質量指標對建模質量進行
監控。
2.如權利要求1所述的建模質量監控方法其特征在于，所述步驟(1)
包括如下子步驟：
(1.1)根據閉環控制系統結構，建立工業過程的一階移動平均模型，
具體如下：
dk＝dk-1+εk-θεk-1其中，θ為白噪聲平均系數，-1＜θ＜1；εk～N(0,σε2)表示白噪聲；σε2表示白噪聲方差；dk表示過程隨機干擾噪聲；
(1.2)向上述一階移動平均模型中加入漂移，得到帶漂移干擾的一階

\t移動平均模型，具體如下：
dk＝dk-1+εk-θεk-1+δ
其中，δ為漂移，dk表示過程隨機干擾噪聲。
3.如權利要求1或2所述的建模質量監控方法，其特征在于，所述步
驟(2)包括如下子步驟：
(2.1)根據給定的控制目標，定義被控變量CV、操縱變量MV和擾
動變量DV；
(2.2)通過對所述操縱變量MV和擾動變量DV做階躍變化，獲得各
個被控變量CV的動態變化數據，利用辨識算法獲取過程的MPC控制器；
并利用參數選擇規則配置控制器。
4.如權利要求1或2所述的建模質量監控方法，其特征在于，所述步
驟(3)包括如下子步驟：
(3.1)根據控制系統的要求，生成閉環控制系統的過程設定值r(k)；
所述設定值為常數，k表示第k個采樣時刻；
(3.2)運行閉環控制系統，獲取閉環控制系統的過程輸入u(k)和過程
輸出y(k)。
5.如權利要求1或2所述的建模質量監控方法，其特征在于，所述步
驟(4)包括如下子步驟：
(4.1)根據閉環控制系統結構，建立過程輸出的高階自回歸模型如下：
yp(k)＝[y(k)y(k-1)…y(k-p)]
Y M ( k - 1 ) = y p ( k - 1 ) y p ( k - 2 ) . . . y p ( k - M ) ]]>其中，p表示過程估計干擾更新的數據窗口大小，M表示過程輸出高
階自回歸模型的階次；y(k)表示k時刻采集所得過程輸出，y(k-1)表示k-1

\t時刻采集所得過程輸出，…，y(k-p)表示(k-p)時刻采集所得過程輸出，
yp(k)表示由y(k)，y(k-1)，…,y(k-p)所構成的1×(P+1)維矩陣；YM(k-1)
表示由yp(k-1)，yp(k-2)，…，yp(k-M)所構成的M×(P+1)維矩陣；
(4.2)根據閉環控制系統結構，建立過程設定值的高階自回歸模型如
下：
rp(k)＝[r(k)r(k-1)…r(k-p)]
R N ( k - 1 ) = r p ( k - 1 ) r p ( k - 2 ) . . . r p ( k - N ) ]]>其中，p表示過程估計干擾更新的數據窗口大小，N表示過程設定值
高階自回歸模型的階次；
r(k)表示k時刻采集所得過程設定值，r(k-1)表示(k-1)時刻采集所
得過程設定值，…，r(k-p)表示(k-p)時刻采集所得過程設定值，rp(k)
表示由r(k)，r(k-1)，…,r(k-p)所構成的1×(P+1)維矩陣；RN(k-1)表示
由rp(k-1)，rp(k-2)，…，rp(k-N)所構成的N×(P+1)維矩陣；
(4.3)根據閉環控制系統結構，建立過程輸出以及過程設定值的混合
高階自回歸模型如下：
Z p ‾ ( k ) = Y M ( k - 1 ) R N ( k - 1 ) ]]>其中，維矩陣，前M行由過程輸出的高階自回
歸模型YM(k-1)組成，后N行由過程設定值的高階自回歸模型RN(k-1)組
成；
(4.4)根據上述高階自回歸模型，通過正交投影算法，獲取過程估計
干擾更新向量：
e p ( k ) = y p ...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄭英，劉磊，張洪，王彥偉，
申請(專利權)人：華中科技大學，
類型：發明
國別省市：湖北;42