[发明专利]马弗炉温度复合控制方法及设备

权利要求书

1.一种马弗炉温度复合控制方法，其特征在于，包括：步骤1：设置系统初始参数；步骤2：构造改进型广义预测控制的预测模型；步骤3：系统当前时刻预测模型和温度输出y(k)通过在线校正环节构造下一时刻预测输出y_m(k+j)；步骤4：参考轨迹y_r(k)和预测输出y_m(k+j)通过滚动优化环节构造控制输入u(k)；步骤5：扰动观测器观测系统集总扰动，并计算扰动估计值步骤6：改进型广义预测控制的控制输入u(k)经过扰动观测器前馈补偿得到实际控制输入u₀(k)；步骤7：u₀(k)作用于马弗炉系统，得到实际温度输出y(k)；步骤8：返回步骤2，循环操作；其中，y(k)表示当前k时刻的温度输出，y_m(k+j)为相对于k时刻后未来j个时刻的预测输出。

2.根据权利要求1所述的马弗炉温度复合控制方法，其扰动观测器设计部分特征在于，具体包括如下4个步骤：步骤D1：将马弗炉系统的实时温度输出y(s)和实际控制输入u₀(s)输入给扰动观测器DOB；步骤D2：通过名义模型G_n^-1(s)、Q(s)构造扰动估计值步骤D3：反馈到前向通道，进行补偿，得到系统实际控制输入u₀(s)；步骤D4：返回步骤D1，通过循环操作，消除系统受到的集总扰动；扰动观测器在频域进行设计，上述参数中的s表示复频率，之后构成复合控制方法时需要进行离散化处理。

3.根据权利要求1所述的马弗炉温度复合控制方法，其改进型广义预测控制设计部分特征在于，具体包括如下6个步骤：步骤G1：设置系统初始参数P(0)，柔化系数α，遗忘因子λ，预测长度的开始时刻N₁，预测长度的结束时刻N₂，预测长度N，控制加权矩阵Γ；步骤G2：计算当前时刻实际输出y(k)和参考轨迹y_r(k+j)；步骤G3：根据最新的输入输出，得到系统参数A(z^-1)、B(z^-1)；步骤G4：构造控制矩阵G；步骤G5：计算当前时刻控制u(k)，并作用于马弗炉系统；步骤G6：返回步骤G2，继续循环操作；改进型GPC设计部分数据为离散化的，步骤G1中的P(0)表示中的0表示初始时刻，步骤G3中的z^-1是后移算子。

4.根据权利要求2所述的马弗炉温度复合控制方法，其特征在于，所述扰动观测器DOB，包括：

其中，是扰动估计值，Q(s)为低通滤波器，G_n(s)为根据系统传递函数G_p(s)得到的无时滞名义模型，e^-τs为系统时滞环节，τ为时滞时长常数，u₀(s)为实际控制输入，y(s)为输出。

5.根据权利要求3所述的马弗炉温度复合控制方法，其特征在于，所述改进型广义预测控制GPC，包括：

Δu＝(G^TG+Γ)^-1G^T(y_r-y_m)

u(k)＝u(k-1)+[1,0,…,0](G^TG+Γ)^-1G^T(y_r-y_m)

其中，u(k)表示系统当前时刻控制输入，u(k-1)表示系统上一时刻控制输入，Δu表示改进型广义预测控制的控制律，T为转置符，G是控制矩阵，Γ是控制加权矩阵，y_r为参考轨迹向量，y_m为系统的预测输出温度。