[发明专利]一种基于PID的一体化多模型控制方法

权利要求书

1.一种基于PID的一体化多模型控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

对系统的操作空间进行网格化，建立若干线性化模型，所述系统为连续搅拌反应釜系统；

从线性化模型中选择出标称模型；

根据标称模型对线性化模型进行分解归类；

根据分解归类结果得到若干子模型，并基于子模型设计对应的子控制器；

将子控制器进行数学运算得到多模型控制器的输出，即实现连续搅拌反应釜系统的多模型控制；

所述线性化模型的建立方法包括如下步骤：

根据系统的非线性特性，选择能够反映非线性系统操作条件的调度变量θ；

根据调度变量θ对系统的操作空间进行网格化，并在各个网格点对系统进行线性化得到n个线性化模型P₁,P₂,…,P_n；

所述标称模型的选择方法包括如下步骤：

从第1个线性化模型开始，即令k＝1，n_m＝1，l＝k+1；

按照最大最小化原则计算当前范围内的标称模型P^*，公式如下：

以上式中，k是当前范围的起点，l是当前范围的终点，n_m代表子模型的个数，当前范围表示从第k个线性化子模型P_k到第l个线性化子模型P_l共计l-k+1个线性化子模型，δ(·)为计算间隙度量(gap metric)的函数；

所述线性化模型的分解归类方法包括如下步骤：

计算标称模型P^*与其它线性化模型之间的间隙度量距离的最大值：

计算标称模型的最大稳定裕度b_opt(P^*)；

如果δ_max(P^*)＜b_opt(P^*)，则l＝l+1，并返回重新确定标称模型P^*，否则l＝l-1；

根据标称模型P^*设计控制器K，计算控制器K与标称模型P^*构成的闭环系统的稳定裕度b_P，k(P^*,K)；

如果δ_max(P^*)＜b_P，k(P^*，K)，则将当前标称模型P^*和控制器K记为子模型和子控制器，并重新进行下一个子模型的选择和控制器的设计，此时n_m＝n_m+1；

反之，l＝l-1，根据公式重新进行标称模型的选择及控制器的设计；

所述数学运算包括加权函数，公式如下：

其中k₆是加权函数的整定参数，为非负整数；r_i(θ)是当前调度变量θ所对应的线性化模型P(θ)与第i个标称模型G_i之间的gap metric距离，r_i(θ)＝δ(P(θ)，G_i)；

所述多模型控制器的输出为：

其中u_i(t)为第i个子控制器K_i的输出。