控制過程設定曲線PFC1PFC2PFCn控制器調度過程輸出多模型PFC控制系統示意圖2.1模型匹配程度的判定采用多模型PFC控制,很重要的一點是何時進行模型切換。根據工程經驗,不妨假設系統剛運行時,其傳遞函數為G1,而實際傳遞函數為1G′,可采用下列方法判斷模型是否失配。
如果J≤C(C為某一常數,可根據工程經驗來確定),則表明模型基本匹配,否則模型失配,必須進行切換。這里需要指出,因預測函數控制的自適應性較強,對系統參數的精度要求不高,因此只要C取得不太大,控制效果總能夠滿足工程要求。
系統參數的辨識不妨假設當采用傳遞函數為G1時,系統從開始運行到K時刻,在這段時間內,所計算的J1≤C;運行到K+1時刻時,計算的J1>C,說明模型已經失配。此時利用從K+2-N時刻到K+1時刻這N個時刻的輸入輸出數據對系統進行辨識,假設辨識得到的傳遞函數為G2。也就是說,系統在K+1時刻進行切換,且切換后的模型函數為G2,利用G2作為新的預測模型,采用PFC對系統進行控制,如此下去,直到系統運行結束。不難理解,若所辨識的模型函數精度較高,*起碼在K+2-N到K+1這N個采樣周期內,利用G2作為預測模型,計算得到的J 前面提到,在短時間內,許多工業控制系統可用一階慣性加滯后環節來表示其傳遞函數。針對這樣的系統,參數辨識的方法有多種,如*小二乘法、頻域法、極大似然法等等,各有優缺點。為了克服辨識過程中的“數據飽和”現象,這里選用帶有變遺忘因子的遞推*小二乘法對系統的參數進行在線辨識<10>。
這里,ρ的數值隨著系統動態特性的變化適時地進行調整,當系統有突然變化時,選擇較小的ρ來提高靈敏度;當系統趨于穩定時,選擇較大的ρ,以增強記憶長度,變遺忘因子遞推*小二乘法的計算公式如下:ε(i)為測量值與估計模型計算值之間的殘差。根據N個時刻的輸入輸出數據及上述公式,可以辨識出該段時間內系統的傳遞函數。
系統控制過程的進一步研究由上述辨識方法求出新的預測模型,采用PFC對系統進行控制。同樣,在每一采樣時刻,根據公式(11)計算匹配程度性能指標J,若J≤C,則表明此時模型失配程度較小,該模型還可繼續使用,否則應立即重新辨識。重復這樣的過程,對系統進行控制,直到系統運行結束。為了便于理解,現將整個系統的控制過程用流程圖表示,詳。
NYNY開始設定初始傳遞函數及各參數利用N個數據辨識Gi(s)i=i+1PFCi控制Ji≤C運行結束