一种废塑料气化炼油炉膛压力的预测优化控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107991886A(43)申请公布日2018.05.04(21)申请号201711460592.5(22)申请日2017.12.28(71)申请人杭州电子科技大学地址310018浙江省杭州市下沙高教园区2号大街(72)发明人张日东胡德文(74)专利代理机构杭州奥创知识产权代理有限公司33272代理人王佳健(51)Int.Cl.G05B13/04(2006.01)权利要求书4页说明书9页(54)发明名称一种废塑料气化炼油炉膛压力的预测优化控制方法(57)摘要本发明公开了一种废塑料气化炼油炉膛压力的预测优化控制方法。该发明首先通过采集输入输出数据建立输入输出模型，然后选取合适的状态变量建立状态空间模型，设计输入输出的控制域，设定输入输出的限制约束，使系统能够更快达到控制指标，最后通过选取求取系统性能指标的控制输入设计控制器。设计出控制律，得到可靠的控制方法。本发明同时考虑了输入输出约束，在新设计模型的基础上，通过设计出的控制方法，使得控制器的调节更为灵活，并保证系统获得了更好的控制性能。CN107991886ACN107991886A权利要求书1/4页1.一种废塑料气化炼油炉膛压力的预测优化控制方法，其特征在于该方法具体是：步骤1、建立过程对象的状态空间模型，具体是：1-1.首先采集过程对象的实时运行数据，建立处理过程模型，将带干扰的过程描述为以下形式：其中，其中k是系统时刻，x(k+1)是k+1时刻状态，x(k)是k时刻状态，y1(k)和y1(k-1)分别是k和k-1时刻系统控制输出，y2(k)和y2(k-1)是k和k-1时刻系统约束输出，u(k)和u(k-1)分别是k和k-1时刻系统控制输入，d(k)和d(k-1)分别是k和k-1时刻可以测量的外部干扰，A,B,C1,C2,D是相应维数的系统矩阵，Δ是后向差分算子；1-2.设计系统约束输出和被控输出需要满足的实际生产约束：ymin(k)≤y1(k)≤ymax(k)umin(k)≤u(k)≤umax(k)Δumin(k)≤Δu(k)≤Δumax(k)其中，ymin(k)和ymax(k)分别为k时刻的最小和最大约束输出值，umin(k)和umax(k)分别为k时刻的最小和最大控制输入值，Δumin(k)和Δumax(k)分别是k时刻的控制输入增量的最小和最大值；1-3.根据预测控制理论，系统满足下式：Δx(k+i+1|k)＝AΔx(k+i|k)+BΔu(k+i)+DΔd(k+i)y1(k+i|k)＝C1Δx(k+i|k)+y1(k+i-1|k)y2(k+i|k)＝C2Δx(k+i|k)+y1(k+i-1|k)Δx(k|k)＝Δx(k)，y1(k|k)＝y1(k)，y2(k|k)＝y2(k)其中，Δx(k+i+1|k)和Δx(k+i|k)分别为k时刻对k+i+1时刻与k+i时刻状态增量的预测值，Δu(k+i)是k+i时刻控制输入增量，Δd(k+i)是k+i时刻外部干扰增量；Δx(k|k),y1(k|k),y2(k|k)分别是系统状态、被控输出、约束输出的测量状态的初始条件，初始值设置分别为Δx(k),y1(k),y2(k)；1-4.输入输出控制约束为以下式：umin(k+i)≤u(k+i|k)≤umax(k+i)，i＝0,1,…,m-1Δumin(k+i)≤Δu(k+i|k)≤Δumax(k+i)，i＝0,1,…,m-1ymin(k+i)≤y1(k+i|k)≤ymax(k+i)，i＝1,…,p其中，ymin(k+i)和ymax(k+i)分别为k+i时刻的最小和最大约束输出值，umin(k+i)和umax(k+i)分别为k+i时刻的最小和最大控制输入值，Δumin(k+i)和Δumax(k+i)分别是k+i时刻控制输入增量的最小和最大值；u(k+i|k)为k时刻对k+i时刻系统控制输入的预测值，其中i2CN107991886A权利要求书2/4页＝0,1,…,m-1；Δu(k+i|k)为k时刻对k+i时刻系统控制输入增量的预测值，其中i＝0,1,…,m-1；y1(k+i|k)为k时刻对k+i时刻系统约束输出量的预测值，其中i＝1,…,p；p是预测控制输出步数，m是预测控制输入的维数；1-5.在输出约束处设置输出控制函数：c1(k+i)＝y1(k+i)-ymin(k+i)c2(k+i)＝ymax(k+i)-y1(k+i)其中c1(k+i)，c2(k+i)为k+i时刻选定输出控制函数，y1(k+i)是k+i时刻的输出；i＝1,…,p，为了快速跟踪，保证c1(k+i)≥0，c2(k+i)≥0即可；1-6.设计控制模型，即为以下形式：2J1＝Pλy(Y1(k+1|k)-R(k+1))P2J2＝PλuΔU(k)P22m