[发明专利]一种基于改进Adam优化算法的反应釜连续搅拌过程辨识方法

权利要求书

1.一种基于改进Adam优化算法的反应釜连续搅拌过程辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)建立反应釜连续搅拌过程的输入非线性Hammerstein-CARMA模型；

步骤2)构建改进Adam优化算法的辨识流程。

2.根据权利要求1所述的基于改进Adam优化算法的反应釜连续搅拌过程辨识方法，其特征在于，所述步骤1)的建模步骤如下：

步骤1-1)构建反应釜连续搅拌过程的输入非线性Hammerstein-CARMA模型：在式(1)中，y(t)为系统的输出，w(t)为有色噪声，q(t)是系统的无干扰输出：

y(t)＝q(t)+w(t), (1)

其中q(t)和w(t)分别表示为：

A(z^-1)，B(z^-1)和D(z^-1)是关于后移算子z^-1的多项式：

步骤1-2)根据式(2)、(3)可以得到输出y(t)与输入u(t)、中间变量m(t)、无干扰输出q(t)和误差v(t)之间的关系，其中

q(t)＝[1-A(z^-1)]q(t)+[B(z^-1)-1]m(t)+m(t), (2)

对非线性部分的定义如下：

m(t)＝f(u(t))＝γ₁f₁(u(t))+γ₂f₂(u(t))+…+γ_mf_m(u(t)), (3)

其中γ＝[γ₁,γ₂,...,γ_m]^T∈R^m是非线性部分的参数向量，式(2)可以重新表示为：

其中参数估计向量和系统输入输出数据向量分别为

3.根据权利要求1所述的基于改进Adam优化算法的反应釜连续搅拌过程辨识方法，其特征在于，所述步骤2)构建改进Adam优化算法的辨识流程的步骤如下：

步骤2-1)将输入冷却剂流量作为反应釜连续搅拌过程模型的输入数据，输出流体的浓度为输出数据；

步骤2-2)定义适应度函数

其中：l是数据长度，t是时间，是系统输出的估计值，y(t)是系统的实际输出值；

步骤2-3)根据式(8)对适应度函数求梯度：

步骤2-4)根据式(9)求出改进Adam算法一阶矩估计和二阶矩估计的改进参数值ζ₁(t),ζ₂(t)：

其中：w是二阶矩估计改进参数的限幅参数；

步骤2-5)根据式(10)求出改进Adam优化算法的一阶矩估计和二阶矩估计数值V(t),S(t)：

其中：β₁是一阶矩估计的控制参数，β₂是二阶矩估计的控制参数；

步骤2-6)根据式(11)选择合适收敛性限制参数r(t)：

步骤2-7)根据式(12)求出参数估计向量

其中：ε是一避免分母为0的常数，通常取0.0001；

步骤2-8)判断是否达到最大递推次数，若没有达到，程序跳转到步骤2-2)，若达到，进入步骤2-9)；

步骤2-9)输出辨识所得参数估计向量完成辨识。