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专利号: 2017111150519
申请人: 辽宁石油化工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2024-11-06
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.针对存在执行器故障的间歇过程随机2D控制器设计方法,其特征在于,包括以下步骤:

A、针对注塑成型过程保压段的喷嘴压力,构建二维状态空间模型,即建立具有执行器故障的间歇过程模型:

                  (1)其中, , 表示内部扰动,并且分别满足 ,, 为适维常数阵,为适维单位阵;

分别表示系统状态,系统控制输入及系统输出; 分别表示运行时刻与批次; 表示外部干扰;是变化在一个已知的范围内参数,满足:                            (2)在执行器发生故障时,即 时,系统实际输入 将不等于 ,即,将系统实际输入表示为 ;

当前时刻系统正常运行的情况下,下一时刻系统的运行状态有两种情况,系统仍然正常运行,或者系统发生故障,在这里定义 是当前时刻正常的情况下,下一时刻发生故障的概率,则有:

                 (3a)                (3b)                      (3c)                      (3d)其中, ,代表了故障的发生与否;

则批次方向发生故障时的概率如下:                (4a)                (4b)                        (4c)                        (4d)对于系统实际输入表示为:                  (5)B、将构建的二维状态空间模型转化为二维随机系统模型,在系统存在故障随机且满足一定概率的情况下,设计一个2D 控制律,使得过程的输出尽可能地跟踪一个给定的期望轨迹 ,定义:

                          (6a)                       (6b)引入满足如下的批次误差的2D‑ILC的迭代更新律 :                        (6c)其中, 代表变量 沿 方向的误差,由公式(1)、(6c)得            (6d)         (6e)其中, , ;

令 ,则公式(6d)与(6e)可表示为如下的2D随机扩维模型:      (6f)

C、根据构建的二维状态空间模型设计出满足概率条件的控制律,设计2D‑ILC的迭代更新律 :

                (7)其中, , , ; ,  是待定的控制器增益,必须满足系统随机稳定,所述的随机稳定指对于全部初始条件 和 ,成立;

结合公式(7),(6f) 的2D 随机闭环扩维模型表示为如下:  (8)

其中, ;

定义函数 并取其增量 ,形式如下:                 (9)      (10)

其中 ,  , ,

, , ,

, ;

采用线性矩阵不等式的形式对所述步骤C中的控制器增益进行求解,具体为:取 ,则有增量 ;

等价于如下不等式:

(12)

             (13)对于控制器增益 ,  只要满足如上线性矩阵不等式约束,便可求解;

注塑成型过程保压段的频域数学模型如下:保压断频域数学模型为:其中,NP代表模腔压力,在保压段设定值为300bar;VO代表阀门开度,得到保压段模腔压力的状态空间模型,如下:通过上述不等式约束条件得到控制器增益为:。