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申请/专利权人：江南大学

摘要：本发明公开了用于CSTR温度控制的广义最小方差控制器设计方法，设计广义最小方差控制器的目标不仅要使CSTR出水管液体温度达到设定值，还要令操控变量与系统输出的方差足够小，确保系统的稳定性，所述广义最小方差控制器选取固定结构、只需调整参数的数值控制器Cρ，ρ为控制器参数；所述方法包括如下步骤：步骤一：构建CSTR温度控制系统的闭环控制回路；步骤二：针对该温度控制系统设计广义最小方差控制器，并确定控制器下的所述广义系统输出φ对应的方差性能准则函数Jρ；步骤三：求得准则函数Jρ的无偏梯度；并通过参数更新获取控制器参数ρ的最优值，选用此时的控制器参数ρ下的固定结构控制器作为CSTR温度控制系统的广义最小方差控制器。

主权项：1.用于CSTR温度控制的广义最小方差控制器设计方法，其特征在于，设计广义最小方差控制器的目标不仅要使CSTR出水管液体温度达到设定值，还要令操控变量与系统输出的方差足够小，确保系统的稳定性，所述广义最小方差控制器选取固定结构、只需调整参数的数值控制器Cρ，ρ为控制器参数；所述方法包括如下步骤：步骤一：构建CSTR温度控制系统的闭环控制回路，所述闭环控制回路中，所述系统设定值与所述系统输出相减产生的偏差信号经过设计的所述广义最小方差控制器控制后形成控制信号，在实际操作中为蒸汽阀门的开度，通过开度调节蒸汽流量进而影响CSTR出水管中的液体温度从而产生稳定的系统输出；所述系统输出即为出水管中的温度，由此完成所述CSTR温度控制系统的温度控制；其中，系统设定值r是CSTR出水管中期望达到的温度，系统的操控变量u为蒸汽阀门的开度，系统输出y为CSTR出水管的液体温度；系统设定值r与系统输出y相减产生偏差信号e；为设计广义最小方差控制器，首先建立系统的广义输出φ：φ＝Pce+Fcu；其中，Pc为误差权重，Fc为控制权重；步骤二：针对所述CSTR的温度控制系统设计广义最小方差控制器，即针对所述CSTR温度控制系统设计固定结构的数值控制器Cρ的表达式，选取初始参数为ρ1＝[ρ1ρ2ρ3]T，在该参数下的所述CSTR温度控制系统的闭环控制回路中采用传感器采集得到系统输出yρ与控制信号uρ，并确定所述广义最小方差控制器下的广义系统输出φ对应的方差性能准则函数Jρ；所述广义输出φ对应的方差性能准则函数Jρ取为： 其中，N为采样个数，E为求数据期望值的数学符号；步骤三：通过闭环系统的响应实验并基于数据驱动方法求取所述准则函数Jρ的无偏梯度并通过参数更新获取控制器参数ρ的最优值，选用此时的控制器参数ρ下的固定结构控制器作为所述CSTR温度控制系统的广义最小方差控制器；所述方法的步骤三还包括：步骤S1：初始化控制器参数ρi，取i为参数更新次数，且i的起始值为1；步骤S2：判断控制器参数ρi作用下的广义最小方差性能指标ηGMV是否达到预设值ηmax；所述步骤S2还包括：若控制器参数ρi作用下的广义最小方差性能指标ηGMV较小或不大于所述预设值ηmax；则对控制器参数ρi进行参数更新，得到控制器参数ρi+1；若控制器参数ρi作用下的广义最小方差性能指标ηGMV大于所述预设值ηmax，则选用此时的控制器参数ρi作为所述CSTR温度控制系统的广义最小方差控制器的参数；对控制器参数ρi进行更新的过程如下：在系统设定值r下采集控制器参数ρi作用下的闭环控制回路的广义输出φi1和系统输出yi1，并在求取准则函数Jρ的无偏梯度时以r-yi1代替系统设定值r得到系统输出y2，将误差权重乘积项Pce改为-Pcy并得到广义输出再结合φi1获得准则函数Jρ的无偏梯度基于所述无偏梯度对控制器参数ρi进行更新并得到控制器参数ρi+1。

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