[发明专利]针对存在执行器故障的间歇过程随机2D控制器设计方法

权利要求书

1.针对存在执行器故障的间歇过程随机2D控制器设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、针对注塑成型过程保压段的喷嘴压力，构建二维状态空间模型，即建立具有执行器故障的间歇过程模型：

(1)

其中，，表示内部扰动，并且分别满足，，为适维常数阵，为适维单位阵；分别表示系统状态，系统控制输入及系统输出；分别表示运行时刻与批次；表示外部干扰；是变化在一个已知的范围内参数，满足：

(2)

在执行器发生故障时，即时，系统实际输入将不等于，即，将系统实际输入表示为；

当前时刻系统正常运行的情况下，下一时刻系统的运行状态有两种情况，系统仍然正常运行，或者系统发生故障，在这里定义是当前时刻正常的情况下，下一时刻发生故障的概率，则有：

(3a)

(3b)

(3c)

(3d)

其中，，代表了故障的发生与否；

则批次方向发生故障时的概率如下：

(4a)

(4b)

(4c)

(4d)

对于系统实际输入表示为：

(5)

B、将构建的二维状态空间模型转化为二维随机系统模型，在系统存在故障随机且满足一定概率的情况下，设计一个2D 控制律，使得过程的输出尽可能地跟踪一个给定的期望轨迹，定义：

(6a)

(6b)

引入满足如下的批次误差的2D-ILC的迭代更新律：

(6c)

其中，代表变量沿方向的误差，由公式(1)、(6c)得

(6d)

(6e)

其中，，；

令，则公式(6d)与(6e)可表示为如下的2D随机扩维模型：

(6f)

C、根据构建的二维状态空间模型设计出满足概率条件的控制律，设计2D-ILC的迭代更新律：

(7)

其中，，，；, 是待定的控制器增益，必须满足系统随机稳定，所述的随机稳定指对于全部初始条件和，成立；

结合公式(7)，(6f) 的2D 随机闭环扩维模型表示为如下：

(8)

其中，；

定义函数并取其增量，形式如下：

(9)

(10)

其中, ,,

,,,,；

采用线性矩阵不等式的形式对所述步骤C中的控制器增益进行求解，具体为：

取，则有增量；等价于如下不等式：

(12)

(13)

对于控制器增益, 只要满足如上线性矩阵不等式约束，便可求解；

注塑成型过程保压段的频域数学模型如下：

保压断频域数学模型为：

其中，NP代表模腔压力，在保压段设定值为300bar；VO代表阀门开度，

得到保压段模腔压力的状态空间模型，如下：

通过上述不等式约束条件得到控制器增益为：

。