[发明专利]一种自适应同步策略的工业过程最优控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业过程控制领域，尤其是一种自适应同步策略的工业过程最优控制系统。

背景技术

采用最优控制方法来解决工业过程优化控制中的瓶颈问题和挖潜增效，已经越来越受到国内外学术界和工业界的重视。工业过程动态系统的优化模型往往是包含一组复杂的大规模非线性微分方程，此外还包括非线性的等式或不等式路径约束和点约束。因此，最优控制的难点就在于需要在动态模型的基础上寻求目标泛函的最优值，其实质是求解一个无限维的优化问题。通常使用的迭代动态规划法、遗传算法、粒子群算法、随机优化法、模拟退火法等，已经能够找到工业过程最优控制问题的数值解，但是往往出现计算不准确或收敛缓慢的问题，很难既保证所得最优控制结果具有较好的准确性，又满足最优控制求解过程的快速性。

发明内容

为了克服已有的工业过程最优控制系统及方法的很难既准确又快速地找到最优解、适用性差的不足，本发明提供了一种能够准确找到复杂非线性最优控制问题的解且收敛速度很高、适用性广的自适应同步策略的工业过程最优控制系统及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种自适应同步策略的工业过程最优控制系统，包括与工业过程对象连接的现场智能检测仪表、DCS系统和上位机，所述工业过程对象、智能检测仪表、DCS系统和上位机依次相连，所述的上位机包括：

初始化模块，用于初始参数的设置、状态变量x(t)和控制变量u(t)的离散化与初始赋值，具体步骤如下：

(1.1)将时域t∈[t₀，t_f]分割成NE段：[t₀，t₁]，[t₁，t₂]，…，[t_NE-1，t_NE]，其中t_NE＝t_f，设每个时间分段长度为h_i，i＝1，2，...，NE，用h表示NE维时间分段变量，设其初始值为h⁰，其中t₀表示起始时刻，t_f表示终止时刻；

(1.2)设时间分段t∈[t_i，t_i+1]上的配置点个数为K；

(1.3)设n维状态变量x(t)的配置系数为x_ij，i＝1，2，...，NE；j＝0，1，...，K，m维控制变量u(t)的离散参数为u_i，i＝1，2，...，NE；j＝1，2，...，K，并设状态变量系数的初始值为j⁰，控制变量系数的初始值为；

(1.4)设置优化的收敛精度为ζ；

变量离散模块，用于对状态变量和控制变量进行转换。即在时间分段t∈[t_i-1，t_i](i＝1，2，...，NE)内，将状态变量转换为多项式(1)，并将控制变量离散配置为分段常量式(2)；

x(t)=Σj=0Kλj(τ)xij---(1)]]>

u(t)＝u_i  i＝1，2，...，NE    (2)

其中，t＝t_i-1+h_iτ，i＝1，2，...，NE，τ∈[0，1]，λ(τ)是状态变量的插值基函数，为K次多项式：