1.一种化工间歇过程的智能跟踪控制方法,其特征在于该方法具体是:步骤1.建立化工间歇过程的模型,具体是:
1.1建立离散状态空间模型形式如下:IF z1(t,k)is Mi1 and zj(t,k)is Mij,…,zp(t,k)is MipTHEN
其中0≤t≤T;k=1,2,…;z1(t,k),zj(t,k)...,zp(t,k)是一种弹性规则语言变量,表示被控对象的状态;Mi1,…,Mij,…,Mip是一种弹性语言集;i表示第i条规则,属于自变量;r表示规则数目,p表示条件语言变量数;t表示有限离散时间,k是周期指数,T是一个过程周期;x(t+1,k)是第k个周期t+1时刻的状态;Ai,Aid,Bi,Ci分别对应表示系统的状态矩阵,状态延迟矩阵,输入矩阵和输出矩阵;x(t‑d(t),k)是第k个周期系统延迟后的状态;d(t)是延迟函数,dm≤d(t)≤dM,dM和dm分别表示延迟的上下界;x0,k和x(0,k)是第k个周期初始时刻的状态;x(t,k),y(t,k),u(t,k)和ω(t,k)分别表示第k个周期t时刻化工间歇过程的状态,输出,输入和未知外部干扰;“IF”是前提条件部分,“THEN”是结果部分;
1.2由步骤1.1得控制系统整体的模型:其中,
hi(z(t,k))表示wi(z(t,k))在wi(z(t,k))集合中的权重值;wi(z(t,k))表示zj(t,k)在弹性语言集Mij中的隶属度函数求积,j表示第j个弹性规则语言变量,Mij(zj(t,k))是zj(t,k)在一种弹性语言集Mij中的隶属度函数;yk(t)是第k周期t时刻的输出,xk(t)是第k周期t时刻的状态;
1.3由步骤1.2可知,对于任意时刻t,假设有以下不等式成立:则有
步骤2.设计化工间歇过程控制器,具体如下:
2.1引入跟踪控制律形式如下:
其中,r(t,k)是第k个周期t时刻待设计的更新律;u(t,0)表示化工间歇过程中控制律的初始值;u(t,k‑1)是第k‑1个周期t时刻的控制律;
2.2定义系统状态误差和系统输出跟踪误差,形式如下δ(x(t,k))=x(t,k)‑x(t,k‑1)e(t+1,k)=yr(t+1,k)‑y(t+1,k)其中,δ(x(t,k))表示系统的状态误差,x(t,k)是第k个周期t时刻的状态,x(t,k‑1)是第k‑1个周期t时刻的状态;e(t+1,k)是第k个周期t+1时刻系统的输出跟踪误差,yr(t+1,k)是第k周期t+1时刻系统的跟踪输出轨迹,y(t+1,k)是第k周期t+1时刻系统的实际输出;
2.3结合步骤1.2到2.2得到相邻周期的状态误差形式其中, δ(x(t+1,k))表示系统k周期t+1时刻的状态误差;
δ(x(t‑d(t),k))表示系统k周期t‑d(t)时刻的状态误差,ω(t+1,k)表示第k个周期t时刻化工间歇过程的未知外部干扰;
其中δ(hi)表示k周期t时刻hi(z(t,k))的系统误差与k‑1周期t时刻hi(z(t,k‑1))的系统误差之间的差值; 表示广义上的未知外部干扰,w(t,k)表示基础未知外部干扰,x(t‑d(t),k‑1)表示第k‑1个周期t‑d(t)时刻的状态;
这里δ(hi)=δ(hi(z(t,k)))‑δ(hi(z(t,k‑1))),其中δ(hi(z(t,k)))表示k周期t时刻hi(z(t,k))的系统误差,δ(hi(z(t,k‑1)))表示k‑1周期t时刻hi(z(t,k‑1))的系统误差,为了表示方便,hi(z(t,k))用hi表示;
2.4对于输出跟踪误差,进一步处理成如下形式其中,yr(t+1)是t+1时刻的跟踪输出轨迹,e(t+1,k‑1)是第k‑1个周期t+1时刻系统的输出跟踪误差;C=Ci,i=1,2…,r;
2.5由步骤2.3和2.4,等价过程跟踪控制系统表示为其中,
表示系统的状态扩展矩阵, 表示状态延迟扩展矩阵, 表示输入扩展矩阵,表示输出扩展矩阵,z(t,k)表示弹性规则语言变量,e(t+1,k‑1‑h(k‑1))表示k‑1‑h(k‑1)周期,t+1时刻的系统输出跟踪误差;
h(k‑1)满足hm≤h(k‑1)≤hM,hm和hM为其上下界,其中h(k‑1)表示h方向上的k‑1时刻;
2.6设计基于跟踪误差的更新律:
其中,Ki是待求解的控制器增益;e(t+1,k‑1)是第k‑1个周期t+1时刻的输出跟踪误差;
2.7由步骤2.6得到系统的整体更新律表示为
2.8进一步作简化处理,令
xh(t+1,k)表示第k个周期t+1时刻在h方向上的状态,xv(t,k+1)表示第k+1个周期t时刻在v方向上的状态;xh(t,k)和xv(t,k)分别是第k个周期t时刻沿方向h,v上的状态;xh(x(t‑d(t),k))表示第k个周期延迟d(t)时刻沿h方向的状态,xv(t+1,k‑1‑h(k‑1))表示第k‑1‑h(k‑1)个周期t+1时刻沿v方向的状态; 为表示第k个周期t+1时刻沿方向h上和第k+1个周期t时刻沿方向v上的状态矩阵, 为表示第k个周期t时刻沿方向h,v上的状态矩阵,为表示第k个周期延迟d(t)时刻沿h方向和第k‑1‑h(k‑1)个周期t+1时刻沿v方向的状态矩阵;
则由步骤2.5到2.7,在更新律的作用下,系统模型表示为:其中, i,j为相应h和v方向上的自变量, 表示在更新率作用下的系统增广状态矩阵,i,j≤r;
2.9在重复性和非重复性的扰动下,存在对称正定矩阵L和具有一定维数的矩阵Yi,Yj,满足闭环系统稳定条件,使得控制器的增益具有以下形式‑1 ‑1
Ki=YiL ,Kj=YjL
其中Ki和Kj都表示控制器的增益;
2.10由步骤2.2到2.9得系统的更新律,进一步由步骤2.1得到化工间歇过程的控制律作用于被控对象。