電加熱爐的多層次多模型加權(quán)預(yù)測(cè)函數(shù)控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電加熱爐的多層次多模型加權(quán)預(yù)測(cè)函數(shù)控制方法。本發(fā)明把整個(gè)工作的區(qū)域按照某種方法劃分為若干個(gè)子區(qū)域，在每個(gè)子區(qū)域上利用線性系統(tǒng)的原理建立每個(gè)子區(qū)域上的模型，使用這些子區(qū)域模型來代替全局工作區(qū)域模型。從而把原來的非線性的模型轉(zhuǎn)換為了線性模型，提高了非線性建模的不精確性，避免了非線性的復(fù)雜問題，并且結(jié)合了線性系統(tǒng)的成熟理論基礎(chǔ)。本發(fā)明有效的解決了在工業(yè)工程中的強(qiáng)非線性帶來的建立模型困難，模型精確度低等問題。
【專利說明】
電加熱妒的多層次多模型加權(quán)預(yù)測(cè)函數(shù)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)及一種多層次結(jié)構(gòu)多模型的預(yù)測(cè)函數(shù)控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在實(shí)際的工業(yè)控制中，由于工業(yè)的對(duì)象一般呈現(xiàn)出強(qiáng)非線性，大工況范圍等特性， 而常規(guī)的控制方法都是針對(duì)線性系統(tǒng)，因此非線性系統(tǒng)受到了關(guān)注。雖然近些年來，對(duì)非線 性的研究已經(jīng)取得了很多的成果，但是非線性系統(tǒng)建模的精度卻很難W達(dá)到阻礙了控制器 的發(fā)展。
[0003] 電加熱爐是通過電流流過電阻絲產(chǎn)生熱量來控制爐內(nèi)的溫度。當(dāng)溫度范圍跨度過 大，其非線性特性明顯。當(dāng)溫度范圍跨度小，可W近似為線性模型。而通常的比例積分微分 (PID)控制在非線性的情況下難W快速、穩(wěn)定的控制到預(yù)計(jì)的溫度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明主要是針對(duì)工業(yè)控制中大范圍工況范圍難W建立有效的模型，提出了一種 多層次結(jié)構(gòu)多模型加權(quán)預(yù)測(cè)控制方法，設(shè)計(jì)運(yùn)用于電加熱爐的溫度控制。運(yùn)種控制的優(yōu)點(diǎn) 在于利用了多工業(yè)對(duì)象建立了不同層次的不同模型，把原來的單一模型按照不同的工況進(jìn) 行了劃分，得到了不同工況下的模型，再利用線性控制的方法設(shè)計(jì)控制器。運(yùn)種方法在實(shí)際 的應(yīng)用中與傳統(tǒng)的單一模型，減少了建立非線性模型的難度，提高了模型的精確度。
[0005] 本發(fā)明首先將原來的大范圍工況按照設(shè)定的層次分解為若干個(gè)不同的工況范圍。 在每個(gè)不同的工況范圍內(nèi)建立相對(duì)應(yīng)的模型。當(dāng)在工況范圍內(nèi)的不同狀態(tài)進(jìn)行切換模型的 層次時(shí)，從當(dāng)前的層次切換到下一層次得到不同層次的加權(quán)模型。根據(jù)不同的加權(quán)模型建 立相應(yīng)的預(yù)測(cè)函數(shù)控制(PFC)器，進(jìn)行滾動(dòng)優(yōu)化，反饋校正，從而確定下一時(shí)刻的輸出控制 量。
[0006] 本發(fā)明方法的步驟：
[0007] 1.建立被控對(duì)象的多層次結(jié)構(gòu)模型。
[000引a.設(shè)定要建立模型的層數(shù)N，并用序號(hào)L代表當(dāng)前層次的序號(hào)。
[0009] b.在當(dāng)前L層次上把全局工作區(qū)域劃分為相對(duì)應(yīng)的L個(gè)子工作區(qū)域，然后在每個(gè)子 工作區(qū)域上建立線性的模型叫，其中j = 1，…，L。
[0010] 1.根據(jù)全局區(qū)域和層數(shù)L把全局工作區(qū)域L等分。
[0011] 2根據(jù)在每個(gè)等分的區(qū)域中的采集的輸入輸出數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的模型。模型參數(shù)可 W通過階躍響應(yīng)來獲取，yu(t)是模型的實(shí)際輸出，yu(-)是模型的穩(wěn)態(tài)輸出，U是輸入信 號(hào)的放大倍數(shù)。輸出yu(t)可W用
的形式來表述，模型的增益可W表示為
。其中i代表的是當(dāng)前的層數(shù)，j代表的是當(dāng)前層數(shù)的第j個(gè)模型。根據(jù)模型過程 的特點(diǎn)，整個(gè)模型可W描述為一階模型加滯后環(huán)節(jié)或者二階模型滯后環(huán)節(jié)。我們選取模型 的形式如下：
[0012； (1)
[OOU]因此yi/(t)可W用下面的方式進(jìn)行描述。
[0014]
(2)
[001引其中取yi/(tl)=0.39，yi/(t2)=0.63，t2〉tl〉T，延遲時(shí)間Tm和響應(yīng)時(shí)間Tm可W得 到：
[0016] (3)
[0017] 從而可W得到每個(gè)層次的不同模型：
[001 引
（4)
[0019]其中km，Tm，Tm分別為模型的穩(wěn)態(tài)增益、時(shí)間常數(shù)和純滯后時(shí)間。
[0020] C判斷當(dāng)前L層的多模型建立是否成功，如果成功則L = L+1，跳轉(zhuǎn)到步驟b中繼續(xù)下 一層次的多模型建模。
[0021] d完成每一個(gè)層次間上的模型建模，得到相應(yīng)的子模型Mu,結(jié)束多層次結(jié)構(gòu)模型的 建模。其中Mu代表第i層次模型集的第j個(gè)子模型。
[0022] 2.多模型的控制器的設(shè)計(jì)
[0023] a.根據(jù)步驟1中劃分的子模型Mu分別建立當(dāng)前子模型的預(yù)測(cè)函數(shù)控制器。其中每 個(gè)模型的傳遞函數(shù)分別為：
[0024]
(5)
[0025] 通過離散化后，模型的差分方程為：
[0026] ym 化）=amy化)+km(l-am)u 化-L) (6)
[0027] 由于預(yù)測(cè)函數(shù)控制是與控制輸入的結(jié)構(gòu)有關(guān)，因此我們選擇階躍函數(shù)作為基函 數(shù)，那么u(k+i)=u(k)，i = l，2，…。
[002引b.根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的已知信息和未來加入到控制量來推算出未來預(yù)測(cè)控制時(shí)域內(nèi) 過程預(yù)測(cè)輸出值。
[0029]
(7)
[0030] 其中鉛y,。的為模型的自由響應(yīng)，km(l-afju腳為模型的強(qiáng)迫響應(yīng)，P是預(yù)測(cè)時(shí)域。
[0031 ] C.選擇優(yōu)化性能指標(biāo)如下：
[0032]
<8)
[003引其中歹(k-f0為過程預(yù)測(cè)輸出，yr(k+i)為k+i時(shí)刻的參考軌跡輸出，比1山]為優(yōu)化 的時(shí)域。
[0034] yr(k+i) = c(k+i )-V[c(k)-yp(k) ] (9)
[003引其中I =V-VW, C為設(shè)定值，Tr是柔化系數(shù)為97%的參考軌跡響應(yīng)時(shí)間。
[0036] d.通過反饋誤差error,校正系統(tǒng)的控制性能；
[0037] 反饋誤差校正Grror = Yp化)-ym化），其中yp化)為k時(shí)刻的模型輸出，ym化)為k時(shí)刻 的過程測(cè)量值。從而得到相對(duì)應(yīng)模型的在k時(shí)刻的控制量。
[003引
（1舶
[0039] e.在建立好的模型中選擇當(dāng)前通道同層次模型的子模型J = I，2,…i，計(jì)算當(dāng) 前時(shí)刻當(dāng)前層次中子模型MiJ J = I, 2, 一i的模型輸出yij,m(t)，并計(jì)算此時(shí)子模型的模型 輸出與當(dāng)前時(shí)刻系統(tǒng)的實(shí)際輸出的偏差，
[0040] ei,j,m(t)= |y〇ut,i(t)-yi,j,m(t) I，j = l，2,…i (11)
[0041] 其中y〇ut,i(t)為系統(tǒng)輸出通道i的實(shí)際輸出，eij,m(t)代表輸出通道的第i層的第j 個(gè)模型與實(shí)際輸出的偏差。
[0042] f.計(jì)算當(dāng)前層次中每個(gè)子模型權(quán)重系數(shù)。
[0043]
(12)
[0044] 其中Wi, ^t)表示當(dāng)前時(shí)刻第i層的第j個(gè)模型的加權(quán)系數(shù)。
[0045] 因此當(dāng)前層次的控制量可W表示為：
[0046] Ui(t) = Wi,i(t)Ui,i(t)+Wi,2(t)Ui,2(t)+...+Wi, j(t)Ui, j(t) (13)
[0047] 3.不同層次間模型的切換方法
[004引a.在當(dāng)前時(shí)刻計(jì)算輸出誤差ekl，W及其變化率ek2。其中：
[0049] ekl = I y〇ut-yset I，ek2= I ekl (i)-ek2( i_l) I (14)
[0050] y〇ut為系統(tǒng)的輸出，yset為預(yù)計(jì)設(shè)定的輸出。
[0051] b.確定當(dāng)前時(shí)刻模型所在的層次，并得到當(dāng)前時(shí)刻控制量。
[0052] (1)開始模型處在第1層中，此時(shí)i = l。根據(jù)步驟2中當(dāng)前層次多模型控制器的設(shè)計(jì) 方法，計(jì)算得到當(dāng)前控制器的控制量m(t)，并作用于被控對(duì)象，并求出此時(shí)的ek2。
[0053] (2)若ek2>bi。則此時(shí)輸出量變化快，為了避免出現(xiàn)較大的超調(diào)，此時(shí)將模型層次 從第i層切換到第i+1層，若bw〉ek2則表示輸出誤差偏大，且誤差變化率小，收斂速度慢，因 此模型應(yīng)該從第i層切換到第i-1層。否則此時(shí)模型的層次保持不變。其中i = l，2,…，L，bi 是根據(jù)實(shí)際情況選擇的切換指標(biāo)ek2設(shè)定的闊值。
[0054] (3)根據(jù)當(dāng)前所在的層次，利用步驟2中多模型控制器的設(shè)計(jì)，計(jì)算得到當(dāng)前控制 器的控制量m(t)，并作用于被控對(duì)象。
[0055] (4)等到下一時(shí)刻重復(fù)步驟(2)-(3)依次求出下一時(shí)刻的控制量依次循環(huán)操作。
[0056] 本發(fā)明的有益效果如下:本發(fā)明是將工業(yè)控制中大范圍工況范圍的非線性難W得 到精確系統(tǒng)的模型，將系統(tǒng)劃分為多個(gè)層次多個(gè)模型在不同的工況的情況下切換控制結(jié)構(gòu) 中的模型，使用加權(quán)的方法使得每個(gè)層次中的模型和實(shí)際對(duì)象之間的誤差更小，提高了建 立模型的精度。模型層次之間的轉(zhuǎn)換使得控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能得W提升。利用多層次多模 型的結(jié)構(gòu)，使得比傳統(tǒng)的非線性控制更加容易得到系統(tǒng)的模型，簡化了系統(tǒng)的復(fù)雜度，能夠 更加有效提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)定性，并運(yùn)用到工業(yè)控制器的設(shè)置中。
【具體實(shí)施方式】
[0057]本發(fā)明方法的步驟：
[005引1.建立電加熱爐的多層次結(jié)構(gòu)模型。
[0059] a.設(shè)定要建立電加熱爐模型的層數(shù)N，并用序號(hào)L代表當(dāng)前層次的序號(hào)。
[0060] b.在當(dāng)前L層次上把電加熱爐的全局工作區(qū)域劃分為相對(duì)應(yīng)的L個(gè)子工作區(qū)域，然 后在其相應(yīng)的每個(gè)子工作區(qū)域上建立線性的模型HU其中i = 1，…，L。
[0061] 1.根據(jù)全局區(qū)域和層數(shù)L把全局工作區(qū)域L等分。
[0062] 2根據(jù)在每個(gè)等分的區(qū)域中的采集電加熱爐的輸入輸出數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的模型。模 型參數(shù)可W通過其階躍響應(yīng)來獲取，yu(t)是電加熱爐的實(shí)際輸出，yii(c-)是電加熱爐在 其相應(yīng)區(qū)域的穩(wěn)態(tài)輸出，U是輸入信號(hào)的放大倍數(shù)。輸出yu(t)可W用
的形式 來表述，模型的增益可W表示式。其中i代表的是當(dāng)前的層數(shù)，j代表的是當(dāng)前層 數(shù)的第j個(gè)模型。根據(jù)模型過程的特點(diǎn)
，整個(gè)模型可W描述為一階模型加滯后環(huán)節(jié)或者二階 模型滯后環(huán)節(jié)。我們選取模型的形式如下：
[0063]
( 1 )
[0064] 因此yi/(t)可W用下面的方式進(jìn)行描述。
[0065]
任）
[0066] 其中取71/化）=0.39,71/化）=0.63山〉11〉1，延遲時(shí)間^和響應(yīng)時(shí)間1"可^得 到：
[0067]
(3)
[0068] 從而可W得到每個(gè)層次的不同模型，表示如下：
[0069]
(4)
[0070] 其中km，Tm，Tm分別為模型的穩(wěn)態(tài)增益、時(shí)間常數(shù)和純滯后時(shí)間。
[0071] C判斷當(dāng)前L層的多模型建立是否成功，如果成功則L = L+1，跳轉(zhuǎn)到步驟b中繼續(xù)下 一層次的多模型建模。
[0072] d完成每一個(gè)層次間上的模型建模，得到相應(yīng)的子模型Mu,結(jié)束多層次結(jié)構(gòu)模型的 建模。其中Mu代表第i層次模型集的第j個(gè)子模型。
[0073] 2.電加熱爐的多模型控制器的設(shè)計(jì)方法
[0074] a.根據(jù)步驟1中劃分的子模型Mu分別建立當(dāng)前子模型的預(yù)測(cè)函數(shù)控制器。其中每 個(gè)模型的傳遞函數(shù)分別為：
[00 對(duì) （5)
[0076] 通過離散化后，模型的差分方程為：
[0077] ym 化）=amy化)+km( l-am)u 化-L) (6)
[0078] 由于預(yù)測(cè)函數(shù)控制是與控制輸入的結(jié)構(gòu)有關(guān)，因此我們選擇階躍函數(shù)作為基函 數(shù)，那么u(k+i)=u(k)，i = l，2，…。
[0079] b.根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的已知信息和未來加入到控制量來推算出未來預(yù)測(cè)控制時(shí)域內(nèi) 過程預(yù)測(cè)輸出值。
[0080]
(7)
[0081] 其中<y,。似為模型的自由響應(yīng)，km(l - afi>(k)為模型的強(qiáng)迫響應(yīng)，P是預(yù)測(cè)時(shí)域。
[0082] C.選擇優(yōu)化性能指標(biāo)如下：
[0083]
(8)
[0084] 其中州<+〇為過程預(yù)測(cè)輸出，yHk+i)為k+i時(shí)刻的參考軌跡輸出，比1山]為優(yōu)化 的時(shí)域。
[00 化]Yr 化+i) = C 化+i )-入巾化)-yp 化）](9)
[0086] 其中入=￡>叫巧），(3為設(shè)定值，片是柔化系數(shù)為97%的參考軌跡響應(yīng)時(shí)間。
[0087] d.通過反饋誤差error,校正系統(tǒng)的控制性能；
[00則反饋誤差校正e;r;ror = yp化)-ym化），其中yp化)為k時(shí)刻的模型輸出，ym化)為k時(shí)刻 的過程測(cè)量值。從而得到相對(duì)應(yīng)模型的在k時(shí)刻的控制量。
[0089]
(10)
[0090] e.巧連立巧的模塑甲選揮當(dāng)麗迪迫問居次模塑的于模型Mi J，j = 1，2，…i，計(jì)算當(dāng) 前時(shí)刻當(dāng)前層次中子模型MiJ J = I, 2, 一i的模型輸出并計(jì)算此時(shí)子模型的模型 輸出與當(dāng)前時(shí)刻電加熱爐的實(shí)際輸出的偏差。
[0091] Gi, j,m( t ) = y〇ut, i( t )-yi, j,m( t) , j = 1,2,…i (11)
[0092] 其中y〇ut,i(t)為電加熱爐輸出通道i的實(shí)際輸出，eij,m(t)代表電加熱爐輸出通道 的第i層的第j個(gè)模型與實(shí)際輸出的偏差。
[0093] f.計(jì)算當(dāng)前層次中每個(gè)子模型權(quán)重系數(shù)。
[0094：
(12)
[00對(duì)其中Wi,如)表示當(dāng)前時(shí)刻第i層的第j個(gè)模型的加權(quán)系數(shù)。
[0096] 因此當(dāng)前層次的控制量可W表示為：
[0097] Ui(t) = Wi,i(t)Ui,i(t)+Wi,2(t)Ui,2(t)+...+Wi, j(t)Ui, j(t) (13)
[0098] 3.不同層次間模型的切換方法
[0099] a.在當(dāng)前時(shí)刻計(jì)算輸出誤差ekl，W及其變化率ek2。其中：
[0100] ekl= |y〇ut-yset|，ek2= |ekl(i)-ek2(i-l) I (14)
[0101] ynut為電加熱爐的輸出，yset為預(yù)計(jì)設(shè)定的輸出。
[0102] b.確定當(dāng)前時(shí)刻模型所在的層次，并得到當(dāng)前時(shí)刻控制量。
[0103] (1)開始模型處在第1層中，此時(shí)i = l。根據(jù)步驟2中當(dāng)前層次多模型控制器的設(shè)計(jì) 方法，計(jì)算得到當(dāng)前控制器的控制量m(t)，并作用于被控對(duì)象，并求出此時(shí)的ek2。
[0104] (2)若ek2列1。則此時(shí)輸出量變化快，為了避免出現(xiàn)較大的超調(diào)，此時(shí)將模型層次 從第i層切換到第i+1層，若bw〉ek2則表示輸出誤差偏大，且誤差變化率小，收斂速度慢，因 此模型應(yīng)該從第i層切換到第i-1層。否則此時(shí)模型的層次保持不變。其中i = l，2,…，L，bi 是根據(jù)實(shí)際情況選擇的切換指標(biāo)ek2設(shè)定的闊值。
[0105] (3)根據(jù)當(dāng)前所在的層次，利用步驟2中多模型控制器的設(shè)計(jì)方法，計(jì)算得到當(dāng)前 控制器的控制量m(t)，并作用于電加熱爐。
[0106] (4)等到下一時(shí)刻重復(fù)步驟(2)-(3)依次求出下一時(shí)刻的控制量依次循環(huán)操作。
[0107] 綜上，本發(fā)明把整個(gè)工作的區(qū)域按照某種方法劃分為若干個(gè)子區(qū)域，在每個(gè)子區(qū) 域上利用線性系統(tǒng)的原理建立每個(gè)子區(qū)域上的模型，使用運(yùn)些子區(qū)域模型來代替全局工作 區(qū)域模型。從而把原來的非線性的模型轉(zhuǎn)換為了線性模型，提高了非線性建模的不精確性， 避免了非線性的復(fù)雜問題，并且結(jié)合了線性系統(tǒng)的成熟理論基礎(chǔ)。有效的解決了在工業(yè)工 程中的強(qiáng)非線性帶來的建立模型困難，模型精確度低等問題。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 電加熱爐的多層次多模型加權(quán)預(yù)測(cè)函數(shù)控制方法，其特征在于該方法包括以下步 驟； 步驟1.建立被控對(duì)象的多層次結(jié)構(gòu)模型； a. 設(shè)定要建立模型的層數(shù)N，并用序號(hào)L代表當(dāng)前層次的序號(hào)； b. 在當(dāng)前L層次上把全局工作區(qū)域劃分為相對(duì)應(yīng)的L個(gè)子工作區(qū)域，然后在每個(gè)子工作 區(qū)域上建立線性的模型叫，其中j = 1，…，L，具體是： b-Ι.根據(jù)全局區(qū)域和層數(shù)L把全局工作區(qū)域L等分； b_2根據(jù)在每個(gè)等分的區(qū)域中的采集的輸入輸出數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的模型；模型參數(shù)通過 階躍響應(yīng)來獲取，設(shè)y^(t)是模型的實(shí)際輸出，yij(c-)是模型的穩(wěn)態(tài)輸出，U是輸入信號(hào)的 放大倍數(shù)；輸出的yu(t)可以、、用I形式來表述，模型的增益表示為;其中i代表的是當(dāng)前的層數(shù)，j代表的是當(dāng)前層數(shù)的第j個(gè)模型;根據(jù)模型過程 的特點(diǎn)，整個(gè)模型描述為一階模型加滯后環(huán)節(jié)或者二階模型滯后環(huán)節(jié);選取模型的形式如 下：因此yi/(t)用下面的方式進(jìn)行描述；其中取yi/(ti) =0.39，yi/(t2) = 0.63, UHOt，延遲時(shí)間^和響應(yīng)時(shí)間Tm得到：從而得到每個(gè)層次的不同模型： m其中km，Tm，^分別為模型的穩(wěn)態(tài)增益、時(shí)間常數(shù)和純滯后時(shí)間； c. 判斷當(dāng)前L層的多模型建立是否成功，如果成功則L自加1，跳轉(zhuǎn)到步驟b中繼續(xù)下一 層次的多模型建模； d. 完成每一個(gè)層次間上的模型建模，得到相應(yīng)的子模型M i j，結(jié)束多層次結(jié)構(gòu)模型的建 模，其中代表第i層次模型集的第j個(gè)子模型。2. 多模型控制器的設(shè)計(jì) a.根據(jù)步驟1中劃分的子模型分別建立當(dāng)前子模型的預(yù)測(cè)函數(shù)控制器;其中每個(gè)模 型的傳遞函數(shù)分別為： 通過離散化后，模型的差分方程為： ym(k) =amy(k)+km(l-am)u(k-L) (6) (65) 由于預(yù)測(cè)函數(shù)控制是與控制輸入的結(jié)構(gòu)有關(guān)，因此選擇階躍函數(shù)作為基函數(shù)，那么U(k +i)=u(k)，i = l，2，···； b. 根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的已知信息和未來加入到控制量來推算出未來預(yù)測(cè)控制時(shí)域內(nèi)過程 預(yù)測(cè)輸出值；(7) 其中<ym(k)為模型的自由響應(yīng)，km(l-a^Mk)為模型的強(qiáng)迫響應(yīng)，p是預(yù)測(cè)時(shí)域； c. 選擇優(yōu)化性能指標(biāo)如下：(8) 其中Kk+O為過程預(yù)測(cè)輸出，yr(k+i)為k+i時(shí)刻的參考軌跡輸出，[h^hs]為優(yōu)化的時(shí) 域； yr(k+i)=c(k+i)-A1[c(k)-yP(k)] (9) 其中λ ，c為設(shè)定值，Tr是柔化系數(shù)為97%的參考軌跡響應(yīng)時(shí)間； d. 通過反饋誤差error，校正系統(tǒng)的控制性能； 反饋誤差校正61'1'<^ = 71)(1〇-7111(1〇，其中71)(1〇為1^時(shí)刻的模型輸出，7 111(1〇為1^時(shí)刻的過 程測(cè)量值;從而得到相對(duì)應(yīng)模型的在k時(shí)刻的控制量；e. 在建立好的模型中選擇當(dāng)前通道同層次模型的子模型Mi,j，j = l，2,…i，計(jì)算當(dāng)前時(shí) 刻當(dāng)前層次中子模型Mi, j，j = 1，2，…i的模型輸出yi, j,m(t)，并計(jì)算此時(shí)子模型的模型輸出 與當(dāng)前時(shí)刻系統(tǒng)的實(shí)際輸出的偏差， ei，j，m(t) = | y〇ut，i (t )_yi，j，m( t) |，j = l，2,…i (11) 其中ycxdt)為系統(tǒng)輸出通道i的實(shí)際輸出，ei,p(t)代表輸出通道的第i層的第j個(gè)模 型與實(shí)際輸出的偏差； f. 計(jì)算當(dāng)前層次中每個(gè)子模型權(quán)重系數(shù)；其中WU(t)表示當(dāng)前時(shí)刻第i層的第j個(gè)模型的加權(quán)系數(shù)； 因此當(dāng)前層次的控制量表示為： Ui(t) = Wi，l(t)Ui，l(t)+Wi，2(t)Ui，2(t)+."+Wi，j(t)Ui，j(t) (13)03.不同層次間模型的切換 a. 在當(dāng)前時(shí)刻計(jì)算輸出誤差ekl，以及其變化率ek2;其中： ekl= |y0Ut-ySet|，ek2= |ekl(i)-ek2(i_l) | (14) ymjt為系統(tǒng)的輸出，yse3t為預(yù)計(jì)設(shè)定的輸出； b. 確定當(dāng)前時(shí)刻模型所在的層次，并得到當(dāng)前時(shí)刻控制量； (1) 開始模型處在第1層中，此時(shí)i = l;根據(jù)步驟2中當(dāng)前層次多模型控制器的設(shè)計(jì)，計(jì) 算得到當(dāng)前控制器的控制量m (t)，并作用于被控對(duì)象，并求出此時(shí)的ek2; (2) 若ek2多bi;則此時(shí)輸出量變化快，為了避免出現(xiàn)較大的超調(diào)，此時(shí)將模型層次從第i 層切換到第i+1層，若bi+1>ek2則表示輸出誤差偏大，且誤差變化率小，收斂速度慢，因此模 型應(yīng)該從第i層切換到第i-Ι層；否則此時(shí)模型的層次保持不變;其中i = l，2，···丄，^是根 據(jù)實(shí)際情況選擇的切換指標(biāo)ek2設(shè)定的閾值； (3) 根據(jù)當(dāng)前所在的層次，利用步驟2中多模型控制器的設(shè)計(jì)，計(jì)算得到當(dāng)前控制器的 控制量Ul(t)，并作用于被控對(duì)象； (4) 等到下一時(shí)刻重復(fù)步驟(2)-(3)依次求出下一時(shí)刻的控制量依次循環(huán)操作。
【文檔編號(hào)】G05B13/04GK105955021SQ201610309258
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年5月11日
【發(fā)明人】徐衛(wèi)德, 張日東, 張俊鋒
【申請(qǐng)人】杭州電子科技大學(xué)