[发明专利]聚苯醚生产过程的快速状态估计方法

权利要求书

1.一种聚苯醚生产过程的快速状态估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：建立由苯酚和甲醇烷基化作用生成聚苯醚过程的线性高维系统动态模型，

步骤2：根据系统特性将高维的系统状态向量分成d_s个状态块，第i个状态块的维数为s_i：

根据实际需要设定状态块的数量d_s，分析系统状态变量的物理意义及相互之间的关系并将关联紧密的系统状态向量放入同一个状态块内，得到d_s个状态块

步骤3：设定系统初始状态值初始协方差矩阵P_0|0、n时刻系统的测量值y_n、过程噪声协方差矩阵Q_n、分块数d_s、每一时刻的总迭代次数L和总的采样次数steps，初始化时间索引n＝1；

步骤4：根据变分贝叶斯理论和卡尔曼滤波原理计算每一个状态块的状态预测值和每一个状态块的协方差的预测值：

所述每一个状态块的状态预测值的计算公式为：

其中，表示n时刻对第i个状态块的状态预测值，表示状态转移矩阵F_n中第i个s_i×d_x维的子矩阵，d_x为状态向量的维度，表示第n-1时刻系统状态的估计值；

所述每一个状态块的协方差的预测值的计算公式为：

其中表示n时刻对第i个状态块的协方差的预测值，表示状态转移矩阵F_n中第i个对角块矩阵，表示第n-1时刻第i个状态块的协方差的估计值，表示的转置，表示过程噪声协方差矩阵Q_n中第i个对角块矩阵；

步骤5：更新每一个状态块的协方差的预测值，初始化迭代次数l＝1，所述每一个状态块的协方差的预测值的更新公式为：

其中，表示n时刻第i个状态块的协方差的预测值，表示状态转移矩阵F_n中第j个s_j×s_i维的子矩阵，s_j为第j个状态块的维度，表示过程噪声协方差矩阵Q_n中第j个对角块矩阵，表示的转置，表示测量矩阵H_n中第i个d_y×s_i维的子矩阵，d_y表示测量向量的维度，表示的转置，表示测量噪声协方差矩阵R_n的逆，表示n时刻第i个状态块的协方差预测值的逆；

步骤6：更新每一个状态块的状态预测值，所述每一个状态块的状态预测值的更新公式为：

其中，表示n时刻第l次迭代时第i个状态块的状态估计值，y_n表示n时刻系统的测量值；表示测量矩阵H_n中与第1个状态块至第i-1个状态块维度相匹配的子矩阵，表示n时刻第l步迭代时系统状态向量估计值中第1个状态块至第i-1个状态块，表示测量矩阵H_n中与第i+1个状态块至第d_s个状态块维度相匹配的子矩阵，表示第l-1步迭代时系统状态估计值的第i+1个状态块至第d_s个状态块，表示n时刻第i个状态块的预测值；

步骤7：判断当前的迭代次数l是否满足l＝L，若是则执行步骤8；若否则令l＝l+1，并跳转执行步骤6；

步骤8：输出n时刻每一个状态块的估计值；

步骤9：输出n时刻系统状态的估计值和n时刻系统状态的协方差矩阵；

步骤10：判断时刻n是否满足n＝steps，若否则令n＝n+1，并跳转执行步骤4；若是则结束输出，得到聚苯醚生产过程的状态估计。