一种基于数据驱动的蒸汽-水热交换机系统的量化事件触发控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于数据驱动的蒸汽

【技术实现步骤摘要】
一种基于数据驱动的蒸汽
‑
水热交换机系统的量化事件触发控制方法


[0001]本专利技术涉及一种用于蒸汽
‑
水热交换机系统的控制方法，具体涉及一种基于数据驱动的蒸汽
‑
水热交换机系统的量化事件触发控制方法。

技术介绍

[0002]蒸汽
‑
水热交换机由于使用场景的复杂性，通常会采用安装简单、扩展性强的网络控制。然而，由于有限的网络带宽，数据包在网络传输中不可避免地存在时延、丢包以及时序错乱等问题。如何在不牺牲理想的稳定性和性能的前提下，同时减少通信传输频率，事件触发控制和量化就显得尤为重要。在事件触发控制环境下，只有当预设的条件被违背时，通信传输才会进行，而量化则可以用来减少通信传输负担。基于这个思想，研究人员对触发条件的设计展开了大量的研究，并取得一系列成果。
[0003]然而，上述的研究工作主要集中在蒸汽
‑
水热交换机系统数学模型可建立的情况，并未考虑到没有模型可用该如何控制蒸汽
‑
水热交换机系统。就实际蒸汽
‑
水热交换机而言，由于固有的未建模的动力学特性，很难甚至不可能得到准确的模型。为了脱离系统模型的约束，有必要研究仅利用输入输出数据来设计控制器的方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提出基于数据驱动的蒸汽
‑
水热交换机系统的量化事件触发控制方法，可有效解决不能建模的蒸汽
‑
水热交换机系统，在网络环境下带宽有限的问题。
[0005]本专利技术的具体技术方案如下：一种基于数据驱动的蒸汽
‑
水热交换机系统的量化事件触发控制方法，包括以下步骤：
[0006]使用动态线性化技术，建立蒸汽
‑
水热交换机系统的紧格式数据模型，并基于此数据模型，来更新伪偏导数和控制输入；
[0007]设计一种动态均匀量化器量化输入用以节省带宽，减少传送负担；
[0008]设计一种由真实跟踪误差和估计误差构成的输出触发机制来降低通信传输频率；
[0009]利用基于事件的控制器来控制蒸汽
‑
水热交换机系统；
[0010]进一步，所述蒸汽
‑
水热交换机系统的离散数学表达式如下所示：y(t+1)＝f(y(t)，...，y(t
‑
n
y
)，u(t)，...，u(t
‑
n
u
))
[0011]式中，y(t)∈R
p
表示系统输出，u(t)∈R
p
表示系统输入，p与系统维度有关，是一个已知的整数，t∈{0，1，...T}表示采样时刻，f(
·
)表示未知的非线性函数，n
y
和n
u
表示未知的系统阶数；
[0012]设计一种动态均匀量化器量化输入，其数学表达式如下所示：
[0013]Q(u(t))表示量化输入，为了简便起见，Q(u(t))表示为nq(t)，定义γ(t)＝βτ(t)，
β是一个常数。设τ(t)表示量化参数，不失一般性，令
[0014]进一步，获取蒸汽
‑
水热交换机系统的紧格式数据模型；使用最优准则函数，使用输入输出数据分别设计出伪偏导数和控制输入u(t)的更新算法；求得蒸汽
‑
水热交换机闭环控制系统的李雅普诺夫函数的差分，并使函数有界，从而获得一种由真实跟踪误差和估计误差构成的输出触发机制；
[0015]进一步，获取蒸汽
‑
水热交换机系统的紧格式数据模型；使用最优准则函数，使用输入输出数据分别设计出伪偏导数和控制输入u(t)的更新算法；求得蒸汽
‑
水热交换机闭环控制系统的李雅普诺夫函数的差分，并使函数有界，推导由真实跟踪误差和估计误差构成的输出触发机制，具体包括：
[0016]采用动态线性化技术，获取蒸汽
‑
水热交换机系统的紧格式数据模型，如下所示：Δy(t+1)＝Φ(t)Δu(t)
[0017]式中，||Φ(t)||≤b(b＞0)称为伪偏导数，Δy(t+1)＝y(t+1)
‑
y(t)，Δu(t)＝u(t)
‑
u(t
‑
1)
[0018]定义一个由触发条件决定的事件离散序列{t
i
}，i＝1，2，...，在事件触发环境下，基于蒸汽
‑
水热交换机系统的紧格式数据模型，如下所示：
[0019]利用最优准则函数，使用输入输出数据设计伪偏导数的更新算法；选取如下成本函数：
[0020]解等式得到在触发环境下，伪偏导数的更新算法，如下所示：
[0021]式中，0＜η＜1，μ＞0是选定的参数，该算法可以保证伪偏导数估计误差有界，证明过程如下：
[0022]C001：由于在触发间隔与上一次触发时刻的更新值相等，因此只需要证明在触发时刻是有界的；
[0023]C002：定义的估计误差在上式的两边同时减去Φ(t)，得到下式：
[0024]C003：考虑到量化器量化输入，于是紧格式模型写为下式：Δy(t+1)＝Φ(t)Δu
q
(t)
[0025]C004：式中，Δu
q
(t)＝Δe
q
(t)+Δu(t)，由量化器可得因此
[0026]C005：由紧格式模型可得|Φ(t
‑
1)
‑
Φ(t)|≤2b，并将C003和C004带入C002中，因此C002可进一步推导成：
[0027]C006：因为0＜η＜1，μ＞0，这里存在d1使下式成立：
[0028]C007：将上式带入C005中的式子可得：
[0029]C008：式中，
[0030]C009：上式可进一步递归推导成：
[0031]C010：随着时间的进行，即t
→
∞，上式表明观测误差收敛到这个界因为Φ(t)是有界的，所以有界，证明结束；
[0032]利用最优准则函数，使用输入输出数据设计控制输入u(t)的更新算法；选取如下成本函数：J(u(t))＝|y*(t+1)
‑
y(t+1)|2+λ|Δu(t)|2[0033]解等式得到基于事件的控制输入u(t)更新算法，如下所示：
[0034]式中，y*(t+1)表示要追踪的期望轨迹并令y*(t+1)＝const，ρ＞0，λ＞0是选定的参数；
[0035]获取蒸汽
‑
水热交换机闭环控制系统的李雅普诺夫函数，形式如下：V(t+1)＝e2(t+1)
[0036]式中，e(t+1)＝y*(t+1)
‑
y(t+1)表示追踪误差，在非触发时刻，求取蒸汽
‑
水热交换机闭环控制系统的李雅普诺夫函数的差分，并使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数据驱动的蒸汽
‑
水热交换机系统的量化事件触发控制方法，其特征在于，包括以下步骤：使用动态线性化技术，建立蒸汽
‑
水热交换机系统的紧格式数据模型，并基于此数据模型，来更新伪偏导数和控制输入；设计一种动态均匀量化器量化输入用以节省带宽，减少传送负担；设计一种由真实跟踪误差和估计误差构成的输出触发机制来降低通信传输频率；利用基于事件的控制器来控制蒸汽
‑
水热交换机系统。2.根据权利要求1所述的基于数据驱动的蒸汽
‑
水热交换机系统的量化事件触发控制方法，其特征在于，所述蒸汽
‑
水热交换机系统的离散数学表达式如下所示：y(t+1)＝f(y(t)，
…
，y(t
‑
n
y
)，u(t)，
…
，u(t
‑
n
u
))式中，y(t)∈R
p
表示系统输出，u(t)∈R
p
表示系统输入，p与系统维度有关，是一个已知的整数，t∈{0，1，
…
T}表示采样时刻，f(
·
)表示未知的非线性函数，n
y
和n
u
表示未知的系统阶数。3.根据权利要求2所述的基于数据驱动的蒸汽
‑
水热交换机系统的量化事件触发控制方法，其特征在于，设计一种动态均匀量化器量化输入，其数学表达式如下所示：式中，Q(u(t))表示量化输入，为了简便起见，Q(u(t))表示为u
q
(t)，定义γ(t)＝βτ(t)，β是一个常数。设γ(t)，τ(t)表示量化参数，不失一般性，令4.根据权利要求3所述的基于数据驱动的蒸汽
‑
水热交换机系统的量化事件触发控制方法，其特征在于，获取蒸汽
‑
水热交换机系统的紧格式数据模型；使用最优准则函数，使用输入输出数据分别设计出伪偏导数和控制输入u(t)的更新算法；求得蒸汽
‑
水热交换机闭环控制系统的李雅普诺夫函数的差分，并使函数有界，从而获得一种由真实跟踪误差和估计误差构成的输出触发机制。5.根据权利要求4所述的基于数据驱动的蒸汽
‑
水热交换机系统的量化事件触发控制方法，其特征在于，获取蒸汽
‑
水热交换机系统的紧格式数据模型；使用最优准则函数，使用输入输出数据分别设计出伪偏导数和控制输入u(t)的更新算法；求得蒸汽
‑
水热交换机闭环控制系统的李雅普诺夫函数的差分，并使函数有界，推导由真实跟踪误差和估计误差构成的输出触发机制，具体包括：(1)采用动态线性化技术，获取蒸汽
‑
水热交换机系统的紧格式数据模型，如下所示：Δy(t+1)＝Φ(t)Δu(t)，式中，||Φ(t)||≤b(b＞0)称为伪偏导数，Δy(t+1)＝y(t+1)
‑
y(t)，Δu(t)＝u(t)
‑
u(t
‑
1)；(2)定义一个由触发条件决定的事件离散序列{t
i
}，i＝1，2，
…
，在事件触发环境下，基于蒸汽
‑
水热交换机系统的紧格式数据模型，如下所示：
(3)利用最优准则函数，使用输入输出数据设计伪偏导数的更新算法；选取如下成本函数：解等式得到在触发环境下，伪偏导数的更新算法，如下所示：式中，0＜η＜1，μ＞0是选定的参数，该算法可以保证伪偏导数估计误差有界，证明过程如下：B001：由于在触发间隔与上一次触发时刻的更新值相等，因此只需要证明在触发时刻是有界的；B002：定义的估计误差在上式的两边同时减去Φ(t)，得到下式：B003：考虑到量化器量化输入，于是紧格式模型写为下式：Δy(t+1)＝Φ(t)Δu
q
(t)B004：式中，Δu
q
(t)＝Δe
q
(t)+Δu(t)，由量化器可得因此B005：由紧格式模型可得|Φ(t
‑
1)
‑
Φ(t)|≤2b，并将B0...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈谋全，郭泽宇，张明广，李丽伟，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：