[发明专利]不确定随机时滞的电磁感应加热系统的温度控制方法

摘要

本发明公开了一种不确定随机时滞的电磁感应加热系统的温度控制方法，包括采用模糊滑动模态控制，控制分为趋近运动阶段和滑模运动阶段；在趋近运动的前期执行电源保护约束和温升速率限制约束下的最大功率快速趋近，趋近运动后期采用对数曲线方式接近滑模面，实现系统到达滑模面时抖振较小；滑模运动阶段中采用双滑模切换函数的模糊控制以及切换增益的自适应调整机制，有效削弱抖振，实现稳定控制。滑模控制的过程中使用最小二乘支持向量机学习预测和电磁感应加热热平衡建模与分析为滑模控制提供先验信息，提高电磁感应加热温度控制的快速性与稳定性。

主权项

1.一种不确定随机时滞的电磁感应加热系统的温度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、电磁感应加热系统开始加热后，首先执行滑动模态控制的趋近运动阶段的控制，根据设计的趋近运动阶段系统控制输入函数控制工作，所述趋近运动阶段系统控制输入函数为：其中，P_m＝min{0.8P,P_g}，即电磁感应加热系统开始加热时，执行较高的输出功率，从加热电源保护的角度出发，允许最高功率为电源额定功率的0.8倍即0.8P，从加热对象温升速率限制角度出发，允许的最高功率为P_g，T_d为目标温度值，α的典型值为0.8，函数f_Dixon的作用是按照狄克逊准则去除异常温度值；P_e为采用最小二乘支持向量机学习预测得到的本次系统输出功率估计值，即当系统接近滑模面附近时，系统控制输入函数执行u_q(t)＝(1‑β)P_m+βP_e，其中，步骤二、系统达到滑模面后，转入滑动模态控制的滑模运动阶段的控制，系统进入滑模面内，通过滑模切换函数，使系统在滑模面内和滑模面外不断切换，并根据设计的滑模控制函数控制工作，实现温度的稳定控制；所述滑模切换函数为：s_f(t)＝max{f_Dixon({x₁(t),x₂(t),…,x_m(t)})}‑T_ds_l(t)＝min{f_Dixon({x₁(t),x₂(t),…,x_m(t)})}‑T_d其中s_f(t)为“系统开始通过滑模面”的滑模函数，即加热对象上测得的多个温度中最高值达到目标温度T_d；s_l(t)为“系统完全通过滑模面”的滑模函数，即加热对象上测得的多个温度中最低值达到目标温度T_d；函数f_Dixon的作用是按照狄克逊准则去除异常温度值；所述滑模控制函数为：其中，e(t)为系统当前平均温度与目标温度的误差，e(t)＝T_d‑f_mean(f_Dixon({x₁(t),x₂(t),…,x_m(t)}))δ为环境温度辅助判决的调节控制增益，参数G的典型取值为2，即系统在非热平衡状态下功率下降调整速率为基本热平衡状态下调整速率的四分之一；参数γ为滑模面外系统控制增益与滑模面内系统控制增益的比值，其典型值取3，表示系统工作在滑模面外，即s_f(t)＜0或s_l(t)＞0时，系统功率调节的增益是系统在滑模面内(s_f(t)≥0,s_l(t)≤0)的功率调节增益的γ倍；λ_c表示系统通过切换面的次数，Q的合适取值范围是[0.7，0.9]，随着系统通过切换面次数的增加，系统控制增益随自适应调整减小，c为合适的常量，调整误差对功率控制的基本斜率；所述电磁感应加热系统采用如下的具有随机时滞和不确定性的线性时变系统来近似表示：其中，x(t)∈Rⁿ为系统状态，即加热对象的温度和环境点的温度，x(t)＝{x₁(t),x₂(t),…,x_m(t),x_m+1(t)…,x_n(t)}，x₁(t),x₂(t),…,x_m(t)为加热对象的温度，x_m+1(t)…,x_n(t)为加热对象周边环境点温度；u(t)∈R为控制输入，即感应加热电源的输出功率；A、A_d、B、B_d为具有适当维数的实常数矩阵和实常数；ΔA(t)、ΔA_d(t)代表系统参数的时变不确定性；τ为时滞。