[发明专利]基于时变时滞和干扰的注塑过程混杂2D跟踪控制方法

说明书

本发明涉及一种基于时变时滞和干扰的注塑过程混杂2D跟踪控制方法，属于工业过程的先进控制领域。首先将注塑成型过程用典型的多阶段间歇过程表示，再引入误差，构建注塑过程二维增广模型，得到二维状态空间时滞系统模型，进而建立等价2D切换时滞离散系统的状态空间模型，然后根据不同阶段，选取带有时滞信息的分段李雅普诺夫函数，再利用2D稳定性理论，求出依赖于时滞的上下界的具有拓展信息的抗干扰2D控制器及切换时间。本发明主要为了开发一种能够使过程稳定运行、控制精度显著提高的控制方法，以实现降低成本投入，提高生产效率等目标，同时能够有效解决因滞后现象而引起的系统性能下降甚至不稳定等问题。

技术领域

本发明属于工业过程的先进控制技术领域，特别是涉及一种基于时变时滞和干扰的注塑过程混杂2D跟踪控制方法。

背景技术

注塑成型过程广泛应用在塑料加工等相关领域，虽然对于注塑成型过程已有部分研究，但在现代塑料加工的高精控制方面仍然是一个挑战。主要原因在于其复杂的动态特性，以及多变的工艺条件。注塑成型过程是典型的多阶段间歇过程，每一批次主要包括注射和保压两个阶段，在注射段和保压段需要控制的变量分别是注射速度和保压压力，两个不同阶段控制的变量不同，系统运行时会发生切换，而切换时间直接影响生产效率和产品质量。

注塑过程在由注射段运行到保压段时由于控制变量不同会发生切换，切换时间是影响注塑过程稳定运行的关键。目前研究领域大多针对单一阶段，而单一过程不涉及切换时间，但是切换时间的长短直接影响整个生产过程的运行时间。此外，滞后现象是工业生产普遍存在的问题，时滞不但影响切换时间，也是造成系统不稳定的主要原因。

目前针对单一阶段的高精控制已经成熟，但单一过程不涉及切换时间。此外针对无时滞多阶段间歇过程尽管也有些许研究，但是时滞对切换时间有较大影响进而影响系统稳定性、也存在计算量大等问题。面对上述问题，要想提高控制精度从而提高生产效率及产品质量，提出一种更加有效的控制办法极为必要。

发明内容

为了解决上述存在的技术问题，本发明提供一种基于时变时滞和干扰的注塑过程混杂2D跟踪控制方法，主要为了开发一种能够使该过程稳定运行、生产效率及控制精度显著提高的控制方法，同时能够有效解决因滞后现象而引起的系统性能下降甚至不稳定等问题。

本发明采用的技术方案如下：

基于时变时滞和干扰的注塑过程混杂2D跟踪控制方法，包括以下步骤：

步骤1：建立等价2D切换离散系统的状态空间模型：

1.1将注塑成型过程用典型的多阶段间歇过程表示，模型由式(1)表示：

其中，k和t分别表示注塑过程所处批次及在批次内所处的运行时刻，x(t,k)，y(t,k)，u(t,k)分别代表k批次t时刻的系统状态、系统输出和系统输入；d(t)代表沿时间t方向的状态时滞；ρ(t,k)∈{1,2,…,q}代表切换信号，q表示注塑过程每个批次总的阶段数，x_0,k为第k个工作周期的初始状态，ω^ρ(t,k)(t,k)为未知外部扰动；

注塑成型过程可以看作一个切换系统，注射段和保压段分别对应一个子系统，当其运行至不同阶段，相应的子系统被激活，可将式(1)改写为式(2)：

其中，i表示注塑过程所处阶段，为适当维数的常数矩阵，为未知的不确定参数摄动矩阵，满足：

为已知的适维常数矩阵；

1.2构建注塑过程二维增广模型，进而再现二维切换系统状态空间模型：

针对不同阶段设计迭代学习控制器，形式由式(3)表示：