1.一种基于数据驱动的烟草烘丝干头过程FNN-ARX建模方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)采集烟草烘丝干头过程,即T1时间段内各工艺变量的历史数据;
2)建立烟草烘丝干头过程FNN-ARX模型结构:
其中:yt表示干头过程的出口烟丝含水率, 表示入口烟丝含水率, 表示入口烟丝流量, 表示滚筒筒温, 表示排潮风门开度,ξt表示高斯白噪声; 为FNN-ARX模型的状态量;φ0(xt-1)、φy,1(xt-1)、φy,2(xt-1)、和 均为关于模型
状态量xt-1的FNN网络;FNN-ARX模型的参数分为线性参数集θL和非线性参数集θN;
3)对烘丝干头过程FNN-ARX模型的参数θL和θN进行优化,得到优化后的烟草烘丝干头过程的FNN-ARX模型。
2.根据权利要求1所述的基于数据驱动的烟草烘丝干头过程FNN-ARX建模方法,其特征在于,所述FNN网络如下:其中,模糊隶属度函数
且 和 为模糊隶属度函数的中心, 和
为模糊隶属度函数的宽度。
3.根据权利要求1所述的基于数据驱动的烟草烘丝干头过程FNN-ARX建模方法,其特征在于,将所述FNN-ARX模型转换为如下标准形式:yt=μ(θN,xt-1)TθL+ξt,其中,且
4.根据权利要求1所述的基于数据驱动的烟草烘丝干头过程FNN-ARX建模方法,其特征在于,对烘丝干头过程FNN-ARX模型的参数θL和θN进行优化的具体实现过程包括:
1)定义干头过程FNN-ARX模型参数优化的目标函数为 其中,r(θL,θN)=(rn(θL,θN),rn-1(θL,θN),...,r3(θL,θN))T,且当t=3...n时rt(θL,θN)=yt-μ(θN,xt-1)TθL, 则对干头过程FNN-ARX模型的参数优化问题表示为
2)设非线性参数θN已知,则待优化FNN-ARX模型的线性参数表示为θL=Φ(θN)+y,其中Φ(θN)+为矩阵Φ(θN)的Moore-Penrose逆,且矩阵Φ(θN)=(μ(θN,xn-1),μ(θN,xn-2),...μ(θN,T Tx2)) ,y=(yn,yn-1,...y3) ,则优化问题被转变为
3)选择目标函数的雅可比矩阵形式为:J=-D(Φ(θN))Φ(θN)-y,其中,Φ(θN)-为Φ(θN)的减号逆,D(Φ(θN))=[D1(Φ(θN)),D2(Φ(θN))...D8(Φ(θN))],Dg(Φ(θN))表示矩阵Φ(θN)对第g个非线性参数的偏导数,;得到雅可比矩阵J后,得到非线性参数θN的更新方向dk=-((Jk)TJk)-1(Jk)Trk,其中Jk表示k时刻J的值,rk为k时刻r的值,且r=(I-Φ(θN)Φ(θN)+)y;非线性参数更新为 其中η为搜索步长并采用混合二次多项式内插法确定;
当本次优化的目标函数R(θN)与其上一步优化的值相减偏差小于优化终止条件δ或优化次+数达到最大迭代次数Μ时,整个优化过程结束,此时模型的线性参数集通过θL=Φ(θN)y计算得到;其中所述非线性参数集θN的初始值设计为 α为入口烟丝含水率数据集 的平均值。
5.根据权利要求4所述的基于数据驱动的烟草烘丝干头过程FNN-ARX建模方法,其特征在于,β1=0.2,β2=0.8,β3=0.2,β4=0.8。