[发明专利]一种四容水箱系统控制方法

摘要

本发明公开了一种四容水箱系统控制方法，属于自动控制领域，四容水箱是一个典型的带有约束的混杂系统，水箱结构的突变和阀门的开关是离散事件。利用混合逻辑动态模型的建模方法将连续过程和离散事件集成在一个统一的框架里，准确描述离散事件与连续动态过程的相互作用；设计了基于范数的四容混杂系统的模型预测控制，应用OPC通讯完成MATLAB控制现场设备，实现MATLAB中预测控制策略作用到实际混杂系统中。本发明利用混杂系统理论的建模和控制方法，将系统的所有分段模型集成，准确描述模型切换事件与连续动态过程的相互作用；基于混杂系统模型的预测控制，处理含有大量约束条件的系统的控制问题，使系统的连续和离散控制综合最优。

主权项

一种四容水箱系统控制方法，其特征在于：四容水箱系统由四个水箱、液位检测装置、水泵、蓄水池、电动调节阀和变频器组成，包含连续变量和离散变量，变量之间相互影响，每个水箱都配有一个检测液位的压力传感器，水泵用来给水箱进行供水，电动调节电动调节阀通过调节阀门开度来调节控制回路的水流量，变频器通过调节水泵的频率改变泵的出水量，其中2个水箱有出水口，出水直接流入蓄水池，通过调节，蓄水箱为水箱提供用水；其中控制方法为：步骤（1）、根据被控对象的物理规律、定性知识、操作经验以及状态输入输出约束对系统过程进行分割，连续变量状态系统利用微分方程或差分方程建模；步骤（2）、对系统中逻辑规则、专家经验、操作约束，选取二进制逻辑变量，建立简单或复合命题逻辑并转换为相应的混合线性不等式；步骤（3）、在系统的连续变量状态方程中添加合适的辅助变量，将描述系统的连续变量和离散变量的相互关系命题逻辑转化为混合整数不等式组的形式；步骤（4）、通过现场数据采集实时获取现场数据，将混杂预测控制算法仿真计算出控制作用值控制程序中形成的相应控制位号，现场设备的液位信息能够通过实时数据服务器传递到客户端中，在客户端的预测最优控制策略得到最优控制作用值，传递到组态软件中阀门对应的位号中，作用到现场设备的阀门，控制现场设备。