[发明专利]一种基于数据驱动的蒸汽-热交换机系统事件触发优化容错控制方法

说明书

本发明公开了一种基于数据驱动的蒸汽‑热交换机系统事件触发优化容错控制方法。该方法首先采用紧格式动态线性化技术获取蒸汽‑热交换机系统的输入输出数据模型；使用扩展状态观测器估计出数据模型中的故障函数；构造性能指标，借助自适应动态规划方法设计出优化容错控制器；利用瞬时和平均输出数据，构造出含动态阈值的事件触发规则，有效地提高了控制性能，降低了通信传输。

技术领域

本发明涉及一种用于蒸汽-热交换机系统的控制方法，具体涉及一种基于数据驱动的蒸汽-热交换机系统事件触发优化容错控制方法。

背景技术

蒸汽-热交换机系统广泛用于核电厂、热电厂、化工等重要产业。然而，由于固有的未建模的动力学特性，很难甚至不可能得到该系统准确的模型。如何仅利用测量的状态和输入数据来设计控制器，是一个非常有意义的工作。基于这个思想，研究人员对数据驱动控制器设计展开了大量的研究，并取得一系列成果。

然而，上述的研究工作主要集中在输出无故障影响的情况，具有一定的局限性。为了降低局限性，有必要研究容错控制方法。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于数据驱动的蒸汽-热交换机系统事件触发优化容错控制方法，可有效解决不能建模的蒸汽-热交换机系统容错控制问题。

本发明的具体技术方案如下：一种基于数据驱动的蒸汽-热交换机系统事件触发优化容错控制方法，包括以下步骤：

使用扩展状态观测器估计出发生在输出通道的故障函数；

构造性能指标，借助自适应动态规划方法设计出优化容错控制器；

利用瞬时和平均输出数据，构造出含动态阈值的事件触发规则。

进一步，所述蒸汽-热交换机系统的离散数学表达式如下所示：

y(k+1)＝f(y(k)，y(k-1)，...，y(k-c_y)，u(k)，u(k-1)，...，u(k-c_u))+d(k)

式中，表示输出，表示输入，k∈{0，1，...}表示采样时刻，f(·)表示未知的非线性函数，c_y和c_u表示未知的系统阶数，d(k)表示未知的故障函数。

进一步，利用输入输出数据设计蒸汽-热交换机系统事件触发优化容错控制器的具体步骤包括：采用紧格式动态线性化技术获取蒸汽-热交换机系统的输入输出数据模型；使用扩展状态观测器估计出数据模型中的故障函数；构造性能指标，借助自适应动态规划方法设计出优化容错控制器；利用瞬时和平均输出数据，构造出含动态阈值的事件触发规则。

进一步，利用输入输出数据设计蒸汽-热交换机系统事件触发优化容错控制器的具体步骤包括：采用紧格式动态线性化技术获取蒸汽-热交换机系统的输入输出数据模型；使用扩展状态观测器估计出数据模型中的故障函数；构造性能指标，借助自适应动态规划方法设计出优化容错控制器；利用瞬时和平均输出数据，构造出含动态阈值的事件触发规则，具体包括：

采用紧格式动态线性化技术，获取蒸汽-热交换机系统的输入输出数据模型，如下所示：

y(k+1)＝y(k)+Φ(k)Δu(k)+Δd(k)

式中，Δd(k)＝d(k)-d(k-1)，Δu(k)＝u(k)-u(k-1)，称为伪偏导数，它满足

定义事件触发序列{k_l}，l＝1，2，…N，事件触发误差定义如下所示：

e^ET(k)＝y(k)-y(k_l)

修改现有的估计算法，得到事件触发的更新算法，如下所示：

式中，0＜η＜2，μ＞0，该算法可以保证估计误差有界，证明过程如下：