一种系统运行控制方法、装置、设备及可读存储介质制造方法及图纸

本申请公开了一种系统运行控制方法、装置、设备及可读存储介质，方法包括：根据初始稳态工作点中的输入数据得到对应的输出数据；根据输入数据均值和方差、输出数据均值和方差对控制性能优化问题进行求解，得到新稳态工作点及控制性能参数；根据当前调节参数利用MPC方法对系统进行控制，得到实际稳态工作点；根据实际稳态工作点输入数据、输出数据及控制性能优化问题对当前调节参数进行更新，返回执行对控制性能优化问题进行求解的步骤，直至控制性能参数满足预设条件为止。本申请公开的上述技术方案，通过采用迭代学习控制方式不断从运行数据中获得控制性能提升方向，并按照该方向对系统进行控制，以提升控制性能，从而提升系统的经济性能。的经济性能。的经济性能。

【技术实现步骤摘要】
一种系统运行控制方法、装置、设备及可读存储介质


[0001]本申请涉及过程控制
，更具体地说，涉及一种系统运行控制方法、装置、设备及可读存储介质。

技术介绍

[0002]作为先进控制策略的代表性技术，MPC(Model Predictive Control，模型预测控制)方法可以方便地处理过程变量约束问题以及协调优化多变量控制系统，并得到了广泛地应用。然而，MPC的推广和投运存在一些亟待解决的问题。一方面，MPC在投入使用前需要给出较为全面和准确的投资收益分析，这也是企业最为关系的问题之一。另一方面，MPC控制器性能会随着原料供应、生产目标、操作条件、生产环境等因素的变化而逐渐随时间下降，无法达到预计最大效益。
[0003]为了应对以上问题，流程工业需要一套系统可行的经济性能评估方案对MPC控制器可能出现的性能下降或者故障进行实时检测和诊断，随即对MPC系统进行经济性能的提高，以保证过程控制系统运行状况达到给定的性能指标。当前对于过程系统经济性能评估的方法主要是LQG(Linear Quadratic Gaussian，线性二次高斯)性能评估基准方法，其将控制器作用引入到二次型性能指标中，可以方便地对操作变量设置约束，因此，得到一个相对更为客观可行的结果。然而，将LQG方法应用到多输入多输出系统中时，仅能进行经济性能评估，而并不能给出如何进行控制器调节来提高控制性能，从而提升系统的经济性能。
[0004]综上所述，如何提高控制性能，以提升系统的经济性能，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。<br/>
技术实现思路

[0005]有鉴于此，本申请的目的是提供一种系统运行控制方法、装置、设备及可读存储介质，用于提高控制性能，以提升系统的经济性能。
[0006]为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
[0007]一种系统运行控制方法，包括：
[0008]根据初始稳态工作点中的输入数据得到对应的输出数据；
[0009]根据输入数据的均值和方差、输出数据的均值和方差对控制性能优化问题进行求解，得到新稳态工作点及控制性能参数；
[0010]根据当前调节参数利用MPC方法对系统进行控制，得到与所述新稳态工作点对应的实际稳态工作点；
[0011]根据所述实际稳态工作点的输入数据、输出数据及所述控制性能优化问题对所述当前调节参数进行更新，返回执行所述根据输入数据的均值和方差、输出数据的均值和方差对控制性能优化问题进行求解的步骤，直至所述控制性能参数满足预设条件为止。
[0012]优选的，根据当前调节参数利用MPC方法对系统进行控制，得到与所述新稳态工作点对应的实际稳态工作点，包括：
[0013]在运行步数内，根据分布式系统中每个子系统对应的当前调节参数，采用基于纳什最优的分布式MPC控制算法对分布式系统进行控制，以跟踪到与所述新稳态工作点对应的实际稳态工作点。
[0014]优选的，采用基于纳什最优的分布式MPC控制算法对分布式系统进行控制，包括：
[0015]在各时刻对所述分布式系统中的每个子系统求解一个与所述子系统自身优化变量有关的目标函数，并得到每个所述子系统的优化变量的解；
[0016]根据每个所述子系统的优化变量的解或求解的迭代次数相应判断每个所述子系统是否达到迭代收敛标准；
[0017]若是，则将每个所述子系统的优化变量的解传递到其他子系统作为已知信息，并返回执行所述在各时刻对所述分布式系统中的每个子系统求解一个与所述子系统自身优化变量有关的目标函数的步骤，直至获得每个所述子系统当前时刻在分布式MPC控制算法下的解，并将每个所述子系统当前时刻在分布式MPC控制算法下的解实施到所述分布式系统中。
[0018]优选的，所述控制性能优化问题具体为经济优化问题：
[0019][0020]s.t.
[0021][0022][0023][0024][0025]其中，J为经济性能参数，为第i个输出数据对应的经济系数，为第i个输出数据的均值，N
y
为输出数据的个数，为第j个输入数据对应的经济系数，为第j个输入数据的均值，N
u
为输入数据的个数，为输入数据的个数，为新稳态工作点对应的第i个输出数据，为新稳态工作点对应的第i个输出数据的值与其均值间的差值，为新稳态工作点对应的第i个输出数据的值与其均值间的差值，为新稳态工作点对应的第j个输入数据，为新稳态工作点对应的第j个输入数据的值与其均值间的差值，表示以1
‑
α的置信度满足正态分布的获得的概率，为第i个输出数据的方差，G
ij
表示输出数据y
i
到输入数据Δu
j
的稳态增益，为第i个输出数据中的最小值，为第i个输出数据中的最大值，为第j个输入数据中的最小值，为第j个输入数据中的最大值。
[0026]优选的，根据所述实际稳态工作点的输入数据、输出数据及所述控制性能优化问题对所述当前调节参数进行更新，包括：
[0027]根据所述实际稳态工作点的输入数据的均值和方差、输出数据的均值和方差及所述经济优化问题，利用基于ILC的权重系数调整策略对所述分布式系统中每个子系统对应的当前调节参数进行更新。
[0028]优选的，根据所述实际稳态工作点的输入数据的均值和方差、输出数据的均值和方差及所述经济优化问题，利用基于ILC的权重系数调整策略对所述分布式系统中每个子系统对应的当前调节参数进行更新，包括：
[0029]将所述经济优化问题转换成标准形式的经济优化问题：
[0030][0031]s.t.
[0032]A[Δu
s
,Δy
s
]T
≤B
[0033]其中，c为转化为标准形式的经济优化问题后的矩阵系数，其中，c为转化为标准形式的经济优化问题后的矩阵系数，Δu
s
为新稳态工作点对应的输入数据的值与其均值间的差值构成的向量，Δy
s
为新稳态工作点对应的输出数据的值与其均值间的差值构成的向量，A、B为标准形式的经济优化问题中的约束条件中的约束系数矩阵；
[0034]从标准形式的经济优化问题中的约束条件中找出第m个子系统内所有输入对应的输入约束B
u
与所有输出对应的输出约束B
y
，并分别记录其中的最小值MIN
u
和MIN
y
：
[0035][0036][0037]其中，表示第m个子系统中输出约束对应的行，表示第m个子系统中输入约束对应的行，B
k
、A
k
表示第k行对应的约束系数，x
*
根据经济优化问题得到的最优解；
[0038]若MIN
u
小于MIN
y
，则在用于记录经济性能参数变化方向的序列中写入φ
t
＝1，若MIN
u
不小于MIN...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种系统运行控制方法，其特征在于，包括：根据初始稳态工作点中的输入数据得到对应的输出数据；根据输入数据的均值和方差、输出数据的均值和方差对控制性能优化问题进行求解，得到新稳态工作点及控制性能参数；根据当前调节参数利用MPC方法对系统进行控制，得到与所述新稳态工作点对应的实际稳态工作点；根据所述实际稳态工作点的输入数据、输出数据及所述控制性能优化问题对所述当前调节参数进行更新，返回执行所述根据输入数据的均值和方差、输出数据的均值和方差对控制性能优化问题进行求解的步骤，直至所述控制性能参数满足预设条件为止。2.根据权利要求1所述的系统运行控制方法，其特征在于，根据当前调节参数利用MPC方法对系统进行控制，得到与所述新稳态工作点对应的实际稳态工作点，包括：在运行步数内，根据分布式系统中每个子系统对应的当前调节参数，采用基于纳什最优的分布式MPC控制算法对分布式系统进行控制，以跟踪到与所述新稳态工作点对应的实际稳态工作点。3.根据权利要求2所述的系统运行控制方法，其特征在于，采用基于纳什最优的分布式MPC控制算法对分布式系统进行控制，包括：在各时刻对所述分布式系统中的每个子系统求解一个与所述子系统自身优化变量有关的目标函数，并得到每个所述子系统的优化变量的解；根据每个所述子系统的优化变量的解或求解的迭代次数相应判断每个所述子系统是否达到迭代收敛标准；若是，则将每个所述子系统的优化变量的解传递到其他子系统作为已知信息，并返回执行所述在各时刻对所述分布式系统中的每个子系统求解一个与所述子系统自身优化变量有关的目标函数的步骤，直至获得每个所述子系统当前时刻在分布式MPC控制算法下的解，并将每个所述子系统当前时刻在分布式MPC控制算法下的解实施到所述分布式系统中。4.根据权利要求2所述的系统运行控制方法，其特征在于，所述控制性能优化问题具体为经济优化问题：s.t.s.t.s.t.s.t.其中，J为经济性能参数，为第i个输出数据对应的经济系数，为第i个输出数
据的均值，N
y
为输出数据的个数，为第j个输入数据对应的经济系数，为第j个输入数据的均值，N
u
为输入数据的个数，为输入数据的个数，为新稳态工作点对应的第i个输出数据，为新稳态工作点对应的第i个输出数据的值与其均值间的差值，为新稳态工作点对应的第i个输出数据的值与其均值间的差值，为新稳态工作点对应的第j个输入数据，为新稳态工作点对应的第j个输入数据的值与其均值间的差值，表示以1
‑
α的置信度满足正态分布的获得的概率，为第i个输出数据的方差，G
ij
表示输出数据y
i
到输入数据Δu
j
的稳态增益，为第i个输出数据中的最小值，为第i个输出数据中的最大值，为第j个输入数据中的最小值，为第j个输入数据中的最大值。5.根据权利要求4所述的系统运行控制方法，其特征在于，根据所述实际稳态工作点的输入数据、输出数据及所述控制性能优化问题对所述当前调节参数进行更新，包括：根据所述实际稳态工作点的输入数据的均值和方差、输出数据的均值和方差及所述经济优化问题，利用基于ILC的权重系数调整策略对所述分布式系统中每个子系统对应的当前调节参数进行更新。6.根据权利要求5所述的系统运行控制方法，其特征在于，根据所述实际稳态工作点的输入数据的均值和方差、输出数据的均值和方差及所述经济优化问题，利用基于ILC的权重系数调整策略对所述分布式系统中每个子系统对应的当前调节参数进行更新，包括：将所述经济优化问题转换成标准形式的经济优化问题：s.t.A[Δu
s
,Δy
s
]
T
≤B其中，c为转化为标准形式的经济优化问题后的矩阵系数，转化为标准形式的经济优化问题后的矩阵系数，Δu
s
为新稳态工作点对应的输入数据的值与其均值间的差值构成的向量，Δy
s
为新稳态工作点对应的输出数据的值与其均值间的差值构成的向量，A、B为标准形式的经济优化问题中的约束条件中的约束系数矩阵；从标准形式的经济优化问题...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯卫锋，张志铭，段怡庸，张利平，
申请(专利权)人：浙江中智达科技有限公司，
类型：发明
国别省市：