1.一种基于数据驱动的烟草烘丝干头过程FNN‑ARX建模方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)采集烟草烘丝干头过程,即T1时间段内各工艺变量的历史数据;
2)建立烟草烘丝干头过程FNN‑ARX模型结构:其中:yt表示干头过程的出口烟丝含水率, 表示入口烟丝含水率, 表示入口烟丝流量, 表示滚筒筒温, 表示排潮风门开度,ξt表示高斯白噪声; 为FNN‑ARX模型的状态量;φ0(xt‑1)、φy,1(xt‑1)、φy,2(xt‑1)、和 均为关于模型
状态量xt‑1的FNN网络;FNN‑ARX模型的参数分为线性参数集θL和非线性参数集θN;
3)对烘丝干头过程FNN‑ARX模型的参数θL和θN进行优化,得到优化后的烟草烘丝干头过程的FNN‑ARX模型;
所述FNN网络如下:
其中,模糊隶属度函数
且 和 为模糊隶属度函数的中心,和 为模糊隶属度函数的宽度。
2.根据权利要求1所述的基于数据驱动的烟草烘丝干头过程FNN‑ARX建模方法,其特征T
在于,将所述FNN‑ARX模型转换为如下标准形式:yt=μ(θN,xt‑1) θL+ξt,其中,且
3.根据权利要求1所述的基于数据驱动的烟草烘丝干头过程FNN‑ARX建模方法,其特征在于,对烘丝干头过程FNN‑ARX模型的参数θL和θN进行优化的具体实现过程包括:
1)定义干头过程FNN‑ARX模型参数优化的目标函数为 其中,rT
(θL,θN)=(rn(θL,θN),rn‑1(θL,θN),...,r3(θL,θN)) ,且当t=3...n时rt(θL,θN)=yt‑μ(θN,T
xt‑1) θL, 则对干头过程FNN‑ARX模型的参数优化问题表示为+
2)设非线性参数θN已知,则待优化FNN‑ARX模型的线性参数表示为θL=Φ(θN)y,其中Φ+
(θN) 为矩阵Φ(θN)的Moore‑Penrose逆,且矩阵Φ(θN)=(μ(θN,xn‑1),μ(θN,xn‑2),...μ(θN,T T
x2)) ,y=(yn,yn‑1,...y3) ,则优化问题被转变为‑ ‑
3)选择目标函数的雅可比矩阵形式为:J=‑D(Φ(θN))Φ(θN) y,其中,Φ(θN) 为Φ(θN)的减号逆,D(Φ(θN))=[D1(Φ(θN)),D2(Φ(θN))...D8(Φ(θN))],Dg(Φ(θN))表示矩阵Φk
(θN)对第g个非线性参数的偏导数;得到雅可比矩阵J后,得到非线性参数θN的更新方向dk T k ‑1 k T k k k +=‑((J) J) (J) r ,其中J表示k时刻J的值,r为k时刻r的值,且r=(I‑Φ(θN)Φ(θN))y;非线性参数更新为 其中η为搜索步长并采用混合二次多项式内插法确定;
当本次优化的目标函数R(θN)与其上一步优化的值相减偏差小于优化终止条件δ或优化次+
数达到最大迭代次数Μ时,整个优化过程结束,此时模型的线性参数集通过θL=Φ(θN)y计算得到;其中所述非线性参数集θN的初始值设计为 α为入口烟丝含水率数据集 的平均值。
4.根据权利要求3所述的基于数据驱动的烟草烘丝干头过程FNN‑ARX建模方法,其特征在于,β1=0.2,β2=0.8,β3=0.2,β4=0.8。