[发明专利]一种控制器异步切换的间歇过程最小运行时间控制方法

权利要求书

1.一种多阶段间歇过程的最小运行时间控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：根据间歇过程各阶段的离散状态空间模型，建立间歇过程的混杂状态空间模 型；

间歇过程的混杂状态空间模型由式(2)表示：

式中，k表示间歇过程所处批次，t表示间歇过程在批次内所处的运行时刻；T_k表示第k批 次生产的运行时间；x(t,k)，u(t,k)，y(t,k)，ω(t,k)分别代表k批次t时刻的系统状态、系 统输入、系统输出，外部扰动；σ(t,k)∈{1,2,…,p}代表间歇过程的切换信号，表示间歇过 程在批次k的时刻t发生切换，具体的取值表示所处阶段，p表示间歇过程在一个批次内总的 阶段数；A_σ(t,k)、B_σ(t,k)、C_σ(t,k)分别为相应于所处阶段状态空间模型的系统状态矩阵、控制矩 阵、输出矩阵，均为已知适维矩阵；w_σ(t,k)(t,k)为未知外部扰动；Ω(·,·)表示相邻两阶段 的状态转移函数；

步骤2：基于间歇过程的重复特性和二维特性，设计二维迭代学习控制器，并针对由式 (2)表示的间歇过程的混杂状态空间模型构建间歇过程的二维增广模型，进而得到间歇过 程的二维闭环混杂状态空间模型；

步骤3：针对间歇过程的二维闭环混杂状态空间模型，利用平均驻留时间方法，求出使 系统具有最优控制性能的控制器增益及稳定阶段的最小驻留时间和不稳定阶段的最大驻 留时间，进而采取提前切换策略。

2.根据权利要求1所述的多阶段间歇过程的最小运行时间控制方法，其特征在于所述 的步骤1中，多阶段间歇过程看做一个切换系统，每一个阶段对应一个子系统，当间歇过程 运行至不同阶段，相应的子系统被激活，将式(2)改写为式(3)：

其中，i表示间歇过程所处阶段，xⁱ(t,k)，uⁱ(t,k)，yⁱ(t,k)为阶段i所对应子系统的系 统状态、控制输入、系统输出；Aⁱ,Bⁱ,Cⁱ分别表示阶段i所对应子系统状态空间模型中的系统 矩阵、控制矩阵及输出矩阵。