动态矩阵控制优化的废塑料裂解炉炉膛压力控制方法.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(10)申请公布号CNCN103605284103605284A(43)申请公布日2014.02.26(21)申请号201310567638.9(22)申请日2013.11.14(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)发明人薛安克张日东陈华杰郭云飞(74)专利代理机构杭州求是专利事务所有限公司33200代理人杜军(51)Int.Cl.G05B13/00(2006.01)权利要求书3页权利要求书3页说明书6页说明书6页(54)发明名称动态矩阵控制优化的废塑料裂解炉炉膛压力控制方法(57)摘要本发明公开了动态矩阵控制优化的废塑料裂解炉炉膛压力控制方法。本发明方法首先基于废塑料裂解炉炉膛压力对象的阶跃响应数据建立炉膛压力对象的模型，挖掘出基本的对象特性；然后依据动态矩阵控制的特性去整定相应PI控制器的参数；最后对废塑料裂解炉炉膛温度对象实施PI控制。本发明提出了一种基于动态矩阵控制优化的废塑料裂解炉炉膛温度PI控制方法,结合了PI控制和动态矩阵控制的良好的控制性能,有效地提高了传统控制方法的不足,同时也促进了先进控制算法的发展与应用。CN103605284ACN10365284ACN103605284A权利要求书1/3页1.动态矩阵控制优化的废塑料裂解炉炉膛压力控制方法，其特征在于该方法的具体步骤是：步骤(1).通过过程对象的实时阶跃响应数据建立被控对象的模型，具体方法是：1-a.给被控对象一个阶跃输入信号，记录被控对象的阶跃响应曲线；1-b.将步骤1-a得到的阶跃响应曲线进行滤波处理，然后拟合成一条光滑曲线，记录光滑曲线上每个采样时刻对应的阶跃响应数据，第一个采样时刻为Ts，相邻两个采样时刻间隔的时间为Ts，采样时刻顺序为Ts、2Ts、3Ts……；被控对象的阶跃响应将在某一个时刻tN＝NT后趋于平稳，当ai，i＞N，与aN的误差和测量误差有相同的数量级时，即可认为aN近似等于阶跃响应的稳态值；建立对象的模型向量a：Τa＝[a1,a2,…aN]其中Τ为矩阵的转置符号，N为建模时域；步骤(2).设计被控对象的PI控制器，具体方法是：2-a.利用上面获得的模型向量a建立被控对象的动态矩阵，其形式如下：其中，A是被控对象的P×M阶动态矩阵，ai是阶跃响应的数据，P为动态矩阵控制算法的优化时域，M为动态矩阵控制算法的控制时域，M＜P＜N；2-b.建立被控对象当前k时刻的模型预测初始响应值yM(k)先得到k-1时刻加入控制增量Δu(k-1)后的模型预测值yp(k-1)：yP(k-1)＝yM(k-1)+A0Δu(k-1)其中，y1(k|k-1),y1(k+1|k-1),…,y1(k+N-1|k-1)分别表示被控对象在k-1时刻对k,k+1,…,k+N-1时刻加入控制增量Δu(k-1)后的模型预测值，y0(k|k-1),y0(k|k-1),…y0(k+N-1|k-1)表示k-1时刻对k,k+1,…,k+N-1时刻的初始预测值，A0为阶跃响应数据建立的矩阵，Δu(k-1)为k-1时刻的输入控制增量；接着得到k时刻被控对象的模型预测误差值e(k)：e(k)＝y(k)-y1(k|k-1)其中，y(k)表示k时刻测得的被控对象的实际输出值；进一步得到k时刻模型输出的修正值ycor(k):ycor(k)＝yM(k-1)+h*e(k)其中，2CN103605284A权利要求书2/3页ycor(k|k),ycor(k+1|k),…ycor(k+N-1|k)分别表示被控对象在k时刻模型的修正值，h为误差补偿的权矩阵，α为误差校正系数；最后的得到k时刻的模型预测的初始响应值yM(k)：yM(k)＝Sycor(k)其中，S为N×N阶的状态转移矩阵，2-c.计算被控对象在M个连续的控制增量Δu(k),…,Δu(k+M-1)下的预测输出值yPM，具体方法是：yPM(k)＝yp0(k)+AΔuM(k)其中，yP0(k)是yM(k)的前P项，yM(k+1|k),yM(k+2|k),…,yM(k+P|k)为k时刻对k+1,k+2,…,k+P时刻的模型预测输出值；2-d.令被控对象的控制时域M=1，选取被控对象的目标函数J(k)，形式如下：2222minJ(k)＝Q(ref(k)-yPM(k))+rΔu(k)=Q(ref(k)-yP0(k)-AΔu(k))+rΔu(k)Τref(k)＝[ref1(k),ref2(k),…,refP(k)]iirefi(k)＝βy(k)+(1-β)c(k),Q＝diag(q1,q2,…,qP)其中，Q为误差加权矩阵，q1,q2,…,qP为加权矩阵的参数值；β为柔化系数，c(k)为设定值；r＝diag(r1,r2,…rM)为控制加