【技术实现步骤摘要】
面向高端装备运行实时优化的智能控制方法与系统
[0001]本专利技术属于工业智能控制
，具体涉及一种面向高端装备运行实时优化的智能控制方法与系统。
技术介绍
[0002]目前工业智能控制主要的研究方向有模型驱动，知识驱动和数据驱动等。以锌冶炼焙烧过程为例，模型驱动的控制方法需要足够的先验知识，然而焙烧炉反应的复杂性使得现实中难以获得其机理模型。同时，作为人工控制的优化，学者Rauma等人自然地提出一种基于规则的模糊控制器，其利用人类经验来进行控制，并应用在科科拉锌厂的面积为72平方米的焙烧炉上。随着工业控制技术的发展，也有学者提出一些复杂的算法来替换人工控制，例如Feng等人提出的基于趋势的事件触发模糊控制算法，可以用于大型焙烧炉的温度稳定控制。虽然上述知识驱动的控制方法取得了一定的应用效果，但是，由于焙烧炉过程特性复杂，且原料供给成分波动大进而使得反应氛围和运行工况频繁变化，往往难以控制精准。另一方面，由于过程复杂，单元众多，不同调节变量对于现场控制效果不一，为了简化处理，现场往往只粗略调节鼓风量和进料量，而忽略了其...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种面向高端装备运行实时优化的智能控制方法，其特征在于，包括：在工况周期的前期阶段，提取焙烧炉系统的输入输出数据并传输到中控平台；中控平台根据焙烧炉系统的输入输出数据进行系统辨识，再根据辨识得到的状态空间模型离线计算显式MPC控制律；中控平台将状态空间模型和显式MPC控制律传输到与焙烧炉绑定的边缘设备；在工况周期的其余阶段，焙烧炉将最新的输出量实时传输到边缘设备；边缘设备根据状态空间模型计算焙烧炉的当前状态量，将焙烧炉的当前状态量代入到显式MPC控制律得到最优控制量；边缘设备将最优控制量传输到焙烧炉并作用到焙烧炉的控制输入端。2.根据权利要求1所述的面向高端装备运行实时优化的智能控制方法，其特征在于，中控平台在根据输入输出数据进行系统辨识前，先对接收到的数据进行标准化和去噪预处理，再使用预处理得到的数据进行系统辨识。3.根据权利要求2所述的面向高端装备运行实时优化的智能控制方法，其特征在于，所述去噪预处理，采用移动平均滤波算法减弱输入输出数据中的高斯噪声干扰，表示为：其中，k
F
为前向滑动窗口大小，s(t)为输入数据集矩阵或输出数据集矩阵中某一行向量。4.根据权利要求1所述的面向高端装备运行实时优化的智能控制方法，其特征在于，中控平台在输入输出数据后，先采用经典型相关分析法筛选输入变量，再使用输入变量的数据作为输入数据以辨识状态空间模型。5.根据权利要求1所述的面向高端装备运行实时优化的智能控制方法，其特征在于，所述采用经典型相关分析法筛选控制量，具体为：(1)在输入数据集U和输出数据集Y中分别找出变量的线性组合，记线性组合的相关系数分别为：使用一对相关系数(α
(i)
,β
(i)
)表示典型变量(μ
i
,ν
i
)与输入数据集U和输出数据集Y之间的关系为：然后，按以下计算式根据μ
i
和ν
i
之间的相关系数，即典型相关系数Corr(Uα,Yβ)，求解相关系数α
(i)
和β
(i)
：其中，Σ
UU
和Σ
YY
分别为U和Y各自的协方差矩阵，Σ
UY
为U和Y的协方差矩阵；(2)选取下一对典型变量，重复步骤(1)，直到U和Y之间的所有典型相关性被提取出来为止；(3)对选取的各对典型变量进行显著性检验，选择典型相关系数较高的若干对典型变量，其中的输入变量即为筛选得到的控制量。6.根据权利要求1所述的面向高端装备运行实时优化的智能控制方法，其特征在于，所述根据辨识得到的状态空间模型离线计算显式MPC控制律，具体为：
(1)引入权重矩阵R、权重矩阵P、权重矩阵Q分别对模型预测控制系统中的控制量、输出量和终端输出量y(N
p
)进行加权，以及添加焙烧指标算子μ以设定输出量内各指标的重要性，构建如下优化问题：式中，N
p
为预测时域，N
c
为控制时域，设N
p
＝N
c
＝N，＝N，且P≥0、Q≥0为半正定，R>0为正定，为设定的控制目标；为系统的控制量，作为系统的输入数据对系统进行控制，为系统的输出量，为系统的过程状态量，n<...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄科科，应新宇，阳春华，李繁飙，桂卫华，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：
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