[发明专利]一种化工时变工业过程混合控制方法

说明书

本发明公开了一种化工时变批次过程混合控制方法，包括如下步骤：步骤1、建立批次过程时变状态空间模型；步骤2、设计被控对象的批次过程控制器。该方法首先建立批次过程模型，通过引入状态误差和输出误差，将上述模型转化为等效的随机系统模型，根据不同故障发生的概率，将常规的迭代学习控制律设计转化为更灵活的更新律设计。不同于传统的控制策略，本发明所提出的混合控制策略考虑到了执行器出现不同故障的概率，系统全面地分析、处理各类故障，故障处理的灵活性、快速性更好。

技术领域

本发明属于自动化工业过程控制领域，涉及到一种化工时变批次过程混合控制方法。

背景技术

在工业生产过程中，批次处理过程非常普遍，同时，在复杂的工业生产环境下，长时间运行的生产设备出现故障的情况很普遍，存在的故障，不仅会影响生产效率和产品质量，还会造成财产损失和人员伤亡。综合考虑安全生产和经济效益，当系统出现故障时，系统仍要保持一定的稳定性和可控性。因此，有必要对故障处理方法进行研究。

发明内容

本发明目的是为了更好地解决化工批次过程中执行器出现的故障，提出了一种化工时变批次过程混合控制方法。该方法首先建立批次过程模型，通过引入状态误差和输出误差，将上述模型转化为等效的随机系统模型，根据不同故障发生的概率，将常规的迭代学习控制律设计转化为更灵活的更新律设计。不同于传统的控制策略，本发明所提出的混合控制策略考虑到了执行器出现不同故障的概率，系统全面地分析、处理各类故障，故障处理的灵活性、快速性更好。

本发明的技术方案是通过模型建立、控制器设计、预测机理、优化等手段，设计了一种化工时变批次过程混合控制方法，利用该方法可以提高系统的安全性和可靠性。其具体技术方案如下：

本发明方法的步骤包括：

步骤1、建立批次过程时变状态空间模型，具体方法是：

1-1.建立一个批次过程系统模型，其形式如下：

其中k和t分别表示批次和批次运行时刻，x(t+1,k)、x(t,k)、x(t-d(t),k)分别是k批次t+1时刻、t时刻、t-d(t)时刻的系统状态，d(t)是系统t时刻的状态延迟，d_m≤d(t)≤d_M，d_m、d_M分别是状态延迟的下限和上限，y(t,k)∈R^l是k批次t时刻的系统输出，维数为R^l，u(t,k)∈R^m是k批次t时刻的系统输入，维数为R^m，l,m分别是系统输出和输入的阶次，σ(t,k)表示与批次和时刻有关的切换信号，A_σ(t,k),A_dσ(t,k),B_σ(t,k),C_σ(t,k)分别表示带有切换信号的适当维度的常数矩阵，ω_σ(t,k)(t,k)是k批次t时刻的外部扰动，x(0,k)是k批次系统的初始状态，其初始值设置为x_0,k。

1-2.让批次过程输出跟踪给定的期望轨迹，其定义如下：

e(t,k)A y_r(t)-y(t,k)

其中y_r(t)是t时刻系统输出期望轨迹，e(t,k)是k批次t时刻的系统输出误差，A表示‘定义为’。

1-3.批次过程系统故障的发生概率的定义如下：

0≤P{γ(t+1,k)＝1|γ(t,k)＝0}＝α≤1，0≤P{γ(t+1,k)＝0|γ(t,k)＝0}＝1-α≤1

0≤P{γ(t+1,k)＝1|γ(t,k)＝1}＝1-χ≤1，0≤P{γ(t+1,k)＝0|γ(t,k)＝1}＝χ≤1