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:。