[发明专利]基于生存信息势的批式反应器反应过程的控制器

权利要求书

1.基于生存信息势的批式反应器反应过程的控制器，其特征在于：

将批式反应器批次与批次的反应过程和每个批次内的反应过程这两个追踪问题转化为两个优化问题；先降低期望轨迹的标准，再逐步提高标准达到期望的轨迹；

批次与批次间的反应过程：

将第i个批次第k个时刻控制输出和第k个时刻期望轨迹相减得到第i批次第k个时刻的批间偏差，计算第i批次第k个时刻的批间偏差的生存信息势，生存信息势作为第i批次第k个时刻的批间性能指标，再采用梯度最速下降法最小化第i批次第k个时刻的批间性能指标得到第i+1批次第k个时刻的设定轨迹；i、k均为自然数；

步骤一、将第i个批次第k个时刻控制输出和第k个时刻期望轨迹相减得到第i批次第k个时刻的批间偏差：

e₁(i,k)＝y(i,k)-y^sp(k)

这里i表示批次批数，k表示一个批次中的时刻，e₁(i,k)是在第i个批次第k个时刻的批间偏差，y(i,k)是在第i个批次第k个时刻的控制输出，y^sp(k)是在每个批次在第k时刻的期望轨迹；

步骤二、控制器的目的是使得批间误差的概率密度函数又尖又窄，等价于将第i批次第k个时刻的批间偏差的生存信息势最小化； 故先计算第i批次第k个时刻批间偏差的生存信息势J₁，即

J₁＝SIP(e₁(i,k))

步骤三、利用梯度最速下降法计算出控制作用，梯度下降法将性能指标函数的负梯度方向确定为每次学习的新搜索方向，使得每次学习都能将目标函数进一步优化，最终达到最终值； 具体优化方程如下:

x^sp(i+1,k)表示第i+1个批次第k个时刻的设定轨迹，x^sp(i,k)表示第i个批次第k个时刻的设定轨迹，λ₁是批间最优步长；

每个批次内的反应过程:

将第i批次第k个时刻控制输出和第i批次第k个时刻的设定轨迹相减得到第i批次第k个时刻的批次内偏差，计算第i批次第k个时刻的批次内偏差的生存信息势并作为第i批次第k个时刻的批次内性能指标，再采用梯度最速下降法最小化第i批次第k个时刻的批次内性能指标得到第i批次第k+1个时刻的控制输入；

步骤一、将第i批次第k个时刻控制输出和第i批次第k个时刻的设定轨迹相减得到第i批次第k个时刻的批次内偏差：

e₂(i,k)＝y(i,k)-x^sp(i,k)

这里i表示批次批数，k表示一个批次中的时刻，e₂(i,k)是在第i个批次第k个时刻的批内误差，y(i,k)是在第i个批次第k个时刻的控制输出，x^sp(i,k)是在第i个批次第k个时刻的设定轨迹；

步骤二、控制器的目的是使得误差的概率密度函数又尖又窄，等价于将第i批次第k个时刻的批次内偏差的生存信息势最小化，故先计算第i批次第k个时刻批次内偏差的生存信息势J₂，即

J₂(i,k)＝SIP(e₂(i,k))

步骤三、利用梯度最速下降法计算出控制作用，梯度下降法将性能指标函数的负梯度方向确定为每次学习的新搜索方向，使得每次学习都能将目标函数进一步优化，最终达到最终值； 具体优化方程如下:

u(i,k)是在第i个批次第k个时刻的控制输入，u(i,k-1)表示第i个批次第k-1个时刻的控制输入，λ₂是批次内的最优步长。

2.根据权利要求1所述基于生存信息势的批式反应器反应过程的控制器，其特征在于：批次输出通过采样数据得到，计算批次输出和期望轨迹的偏差时，将不同时刻的批次输出分别和不同时刻的期望轨迹值相减，同时计算出所有时刻的相邻批间偏差。

3.根据权利要求1所述基于生存信息势的批式反应器反应过程的控制器，其特征在于：通过过采样的方法在当前时刻得到200个样本数量，通过200个样本计算出当前批次当前时刻的偏差的生存信息势值，依照此方法计算出所有时刻的生存信息势值。