[发明专利]一种控制器异步切换的间歇过程最小运行时间控制方法

摘要

本发明涉及一种控制器异步切换的间歇过程最小运行时间控制方法，步骤1：根据离散状态空间模型，建立混杂状态空间模型；步骤2：设计二维迭代学习控制器，得到间歇过程的二维闭环混杂状态空间模型；步骤3：求出使系统具有最优控制性能的控制器增益及稳定阶段的最小驻留时间和不稳定阶段的最大驻留时间。本发明在保证间歇过程控制性能最优前提下可使间歇过程的稳定子系统的平均驻留时间最小，减少不必要的过程运行时间；同时可求得不稳定子系统的最大平均驻留时间，进而采取提前切换措施，进而减小控制器切换滞后于过程切换造成的系统状态逃逸，同时可进一步减少运行时间，减少时间成本，大幅提高生产效率。

主权项

一种多阶段间歇过程的最小运行时间控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：根据间歇过程各阶段的离散状态空间模型，建立间歇过程的混杂状态空间模型；间歇过程的混杂状态空间模型由式(2)表示：式中，k表示间歇过程所处批次，t表示间歇过程在批次内所处的运行时刻；T_k表示第k批次生产的运行时间；x(t,k)，u(t,k)，y(t,k)，ω(t,k)分别代表k批次t时刻的系统状态、系统输入、系统输出，外部扰动；σ(t,k)∈{1,2,…,p}代表间歇过程的切换信号，表示间歇过程在批次k的时刻t发生切换，具体的取值表示所处阶段，p表示间歇过程在一个批次内总的阶段数；A_σ(t,k)、B_σ(t,k)、C_σ(t,k)分别为相应于所处阶段状态空间模型的系统状态矩阵、控制矩阵、输出矩阵，均为已知适维矩阵；w_σ(t,k)(t,k)为未知外部扰动；Ω(·,·)表示相邻两阶段的状态转移函数；步骤2：基于间歇过程的重复特性和二维特性，设计二维迭代学习控制器，并针对由式(2)表示的间歇过程的混杂状态空间模型构建间歇过程的二维增广模型，进而得到间歇过程的二维闭环混杂状态空间模型；步骤3：针对间歇过程的二维闭环混杂状态空间模型，利用平均驻留时间方法，求出使系统具有最优控制性能的控制器增益及稳定阶段的最小驻留时间和不稳定阶段的最大驻留时间，进而采取提前切换策略。