针对多变量耦合时滞系统的无模型控制改进算法

工业生产是国家经济发展的命脉,而在工业生产中过程控制起到非常重要的作用。实际的工业过程控制系统难以避免时滞,再者大部分的工业化生产过程都不只有一个被控量且往往互相耦合,种种原因使得整个控制过程难以建立准确的数学模型,因此一般控制方法难以实现令人满意的控制。无模型自适应控制(model free adaptive control,MFAC)方法无须建立被控对象准确模型,可直接进行控制器的设计,考虑针对被控系统的大时滞特性,将基本MFAC算法中的控制律进行变周期差值分析,增大控制输入差值周期,对原有控制算法进行改进,并对MIMO系统实现直接解耦控制。以循环流化床锅炉燃烧过程模型为例,MATLAB计算机模拟仿真实验表明该改进算法具有良好的控制效果。

基于条件互信息的NO_x生成量模型变量-时滞联合选择方法

为了提高脱硝系统入口NOx生成量模型的精度和泛化能力,在选择辅助变量的同时也应考虑变量时滞的影响,提出了一种基于条件互信息的变量-时滞联合选择方法。以条件互信息作为变量选择的依据,抑制辅助变量间相关性造成的信息冗余,同时考虑时滞对变量选择的影响,在选定辅助变量时对时滞进行联合估计,以最大化辅助变量集包含的有效信息。以某600MW燃煤电站的实际运行数据为算例,基于该联合选择方法和BP神经网络建立了NOx生成量模型。结果表明:与仅基于互信息或条件互信息进行变量选择相比,基于联合选择方法所建立的模型精度和泛化能力相对较好。

多变量系统的变时滞无模型预测滤波PID控制

针对已有多变量紧格式动态线性化方法的泛模型仅适用于干扰为常值干扰和慢变化干扰的系统,在泛模型中加入辅助向量和时变时滞,当干扰为常值和慢变化情形时,提出一种更加有效的多变量紧格式动态线性化方法的泛模型。采用多变量增量型预测滤波PID控制,基于可克服算法病态的非线性递推最小二乘算法对PID控制参数在线优化,给出多变量系统的在线修正参数的变时滞无模型自适应预测滤波PID控制算法。结果表明,因提出的PID控制算法具有在线修正参数性能和无模型自适应预测控制功能,具有优良的控制效果。

一类时滞多变量连续系统的广义预测控制

针对多变量连续时间广义预测控制提出了一种新的时滞解决方案及其参数递推计算方法(MDCGPC).在多变量子子模型的基础上采用时滞预测机制,通过参数恒等式变换,将时滞补偿环节引入到预测输出中,通过求解二次性能指标获得控制律的显式解.避免了模型时滞近似方法带来的误差和非最小相位特性,可以处理各路时滞不相同的情况,通过对参考轨迹的调节,可以具有一定的解耦能力.同时参数的递推计算方法简化了多项式数学运算的难度,减小了计算负荷和复杂性.仿真结果验证了所提出算法的有效性.

考虑输入变量时滞的NO_x生成量动态建模

为提高选择性催化还原(SCR)脱硝系统的控制品质与经济性,需要建立精确的SCR脱硝反应器入口NO_x生成量动态模型。本文基于模糊树模型建立了SCR反应器入口NO_x生成量动态模型,提出采用复相关系数的时滞联合估计方法,对影响NO_x生成量的模型输入变量进行时滞估计。将该方法应用于某600 MW燃煤机组的运行数据,并对输入变量采用相关系数法和复相关系数法进行时滞估计对比。结果表明:模糊树模型的建模精度较高、泛化能力强;在模型输入变量进行时滞估计时,相较于相关系数法,采用复相关系数法对模型精度和泛化能力提升程度更高。

三参数区间灰数序列的矩阵型自回归时滞灰色多变量模型

已有的灰色预测模型只能间接地预测三参数区间灰数序列,为进一步提高灰色模型对三参数区间灰数的预测精度,在传统灰色模型的基础上考虑时滞效应对系统特征的影响,把系统特征的自回归时滞项引进传统灰色模型,构建了自回归时滞灰色多变量模型。然后进一步把模型变量看作列向量,把参数设置为矩阵的形式,提出了矩阵型自回归时滞灰色多变量模型。该模型保持了三参数区间灰数的完整性,接连了灰数各界点之间的内在关系,能直接对三参数区间灰数序列进行建模和预测。对第二产业总值和第三产业总值的三参数区间灰数序列进行拟合和预测,结果表明,新模型具有比竞争模型更高的精度,具有一定的有效性和实用性。

多变量时滞系统的伴随解耦控制

化工生产过程中存在着大量的多变量时滞过程,由于模型输出变量间的耦合及时滞因子的影响,对于这类模型的控制往往很困难。首先利用伴随矩阵解耦控制方法对多变量时滞过程的输出进行解耦,该解耦方法不仅可以针对有输入输出时滞的多变量系统,也可以对有状态时滞的多变量系统进行解耦。考虑到解耦后的子系统比较复杂,在利用系统采样输入输出数据的基础上对解耦后的系统进行模型精简,然后利用简化模型设计基于内模原理(IMC)的PID控制器,实现解耦系统对定值信号的跟踪控制。最后通过2个化工过程中的例子进行仿真研究,证明该方法的有效性和优越性。

时滞数据动态过程传感器故障诊断的改进方法

提出利用不断更新的时滞数据矩阵建立变化的动态主元模型对某些动态系统内的传感器故障进行检测,利用变量贡献图的样本平均对故障进行识别的方法.该方法克服了传统静态主元分析方法不适于分析具有动态特性的系统传感器故障的缺陷,而且改善了常用的基于时滞数据建立的动态主元分析法对于分析变量间关系不确定的动态系统存在的局限性.最后给出了3种方法的实验比照结果,验证了方法的有效性.

中国充电桩行业科技创新效率研究——基于时滞效应的三阶段DEA-Tobit模型

充电桩是新能源汽车行业的关键“链条”,对新能源产业发展乃至我国“双碳”目标实现具有重要推动作用。本文运用三阶段DEA-Tobit模型,在考虑时滞效应的基础上,以2017-2020年38家充电桩上市公司为样本,对充电桩行业科技创新效率及影响因素进行分析。研究发现:纯技术效率是影响充电桩行业科技创新效率的主要因素;剔除环境因素干扰后,宏观上科技创新效率有明显提升,个别公司的规模效率和纯技术效率有待提高;Tobit回归显示充电桩公司的科技创新效率与政府政策、公司规模、科研经费支出显著相关。建议政府细化充电桩评价指标,优化产业扶持政策;充电桩公司可以实行差异化管理,加大创新投入,完善充电技术,提高科技创新效率。

基于干扰观测器的时滞非线性切换系统滑模控制方法

为实现更加精准的时滞非线性切换系统滑模控制,应用干扰观测器设计一种新的系统滑模控制方法。构建时滞非线性切换系统模型,针对系统在发生结构变化时会产生复合干扰变化的情况,设计了一种非线性切换干扰观测器,实施系统不连续干扰的估计。通过Backstepping方法结合干扰观测器,设计一种切换滑模控制器,依据标量非线性特性打造一个滑模面,通过滑模控制器算法使时滞非线性切换系统能够满足滑模面的实际可达性条件,完成切换滑模控制器设计,实现系统的滑模控制。对设计的滑模控制方法进行测试,实验中选择的时滞非线性切换系统为一种变后掠翼NSV。实验结果表明,该设计方法能够实现较为准确地切入信号跟踪,表现出了很好的切换复合干扰估计性能。

基于Riccati方程的灰色多变量时滞MDRGM(1,N,α)预测模型

针对Riccati方程中含有多变量时滞效应的灰色系统建模问题,提出一种多变量时滞MDRGM(1,N,α)预测模型及其求解方法,给出了参数估计计算过程及近似响应式.在此基础上,通过数据仿真及不同模型间的对比分析验证了模型的有效性、准确性.结果表明:新构建的预测模型在预测具"S"型特征的时间序列数据时具有一定的应用价值.

时滞多变量离散灰色模型及其应用

针对多变量灰色模型存在驱动因素机制不明确和缺乏驱动项引入规则的问题.通过引入时滞项控制驱动因素,构造一种新的多变量离散灰色模型,并探讨模型参数求解方法.根据灰色扩维识别方法,探索驱动项选择和时滞参数测算方法,并给出模型建模预测步骤;最后,采用该模型解决我国农村水环境与农村区域发展的滞后效应测算、建模和预测问题,实例结果表明该模型不仅精度较高,而且模型含义更明确.

基于矩阵型时滞灰色多变量模型的区间数序列预测

许多数据表示为区间数时更有利于管理和决策.为有效预测区间数序列,考虑系统中普遍存在的时滞效应,基于传统灰色模型同时引入系统特征和相关因素的滞后项,然后进一步把模型的适用范围从精确数序列拓广到区间数序列,提出了矩阵型时滞灰色多变量模型.在此基础上,提出了一种确定区间数序列最优滞后阶的方法.最后对我国财政收入和社会消费品零售总额进行预测,结果表明新模型是有效的,在拟合和预测方面均优于其他五个灰色竞争模型,具有一定的应用价值.

多变量系统灰色预测函数控制方法研究

针对多变量时滞系统,提出一种以灰色模型为基础的多变量灰色预测函数控制策略,并给出多变量灰色预测函数控制算法。分析了灰色系统建模,灰色模型预测输出,和控制量计算方程的求解。仿真实验表明,该方法有较强的鲁棒性,快速性和强抗干扰能力强的特点。

珠三角9市创新产出能力综合评价与创新效率DEA分析

采用熵值法对2011-2019年珠三角9市的创新产出做综合评价,并在此综合指标值的基础上引入时滞效应,假设滞后期为1年,利用多个DEA模型对2011-2019年珠三角9市的创新效率进行联合测算。研究结果表明:城市创新能力与创新效率均有强弱差距较大,且整体表现出“东强西弱”的特征;部分城市创新投入出现较大冗余,可适当优化创新活动的资源配置;9市创新效率发展不充分、不均衡,技术进步是全要素生产率提升的主要原因。

多变量自校正控制的一种方法

至今为止,几乎所有关于多变量自校正调节器和自校正控制器的研究报道都是在假定系统时滞相等的条件下进行讨论的,并且在线辨识参数较多。但是,多变量系统时滞不等在工程上也是经常遇到的,因此,提出一种解决此类系统的简单、有效的控制方法具有一定工程实用价值。本文试图通过选取适当的拟合系统模型和控制性能指标,提出了一种解决时滞不等时最小方差调节器和自校正控制的方法,在线辨识参数减少,并证明了这种自校正控制方法在最小方差控制性能指标和白噪声干扰下具有多变量自校正特性。最后,给出了部分计算机仿真结果。

一种带过程变量时滞估计的在线软测量建模方法

为了有效地将时滞信息引入到软测量建模过程中,同时实时跟踪过程动态,本文提出一种基于模糊曲线分析(FCA)估计过程时滞参数的新方法,用离线条件下得到的时滞参数集对软测量建模的数据进行重构;对于新的输入数据,基于一定时刻之前采集的历史变量值,采用时间差—高斯过程回归(TDGPR)模型对当前时刻主导变量值进行在线预测.通过对脱丁烷塔过程的仿真研究,验证了所提方法的有效性和精度.

基于灰色时滞OBGM-BP神经网络模型的滑坡变形预测

旨在研究大气降雨因素影响下的滑坡变形预测.文章首先使用时滞灰关联分析提取滑坡位移相对降雨量的滞后期特征;然后将该时滞因子引入多变量OBGM(1,N)模型,构建带时滞因子的一种新OBGM模型,以模拟滑坡位移序列趋势特征;以BP神经网络模型拟合具有较强随机性的滑坡位移偏离量;最终建立带时滞因子的灰色OBGM-BP神经网络组合模型来预测滑坡位移.应用模型对长江三峡库区新铺滑坡作实际模拟和预测,结果显示本文模型具有较强的趋势跟踪性能和有效性,对制定滑坡灾害防治策略和措施具有一定实际参考意义和辅助决策作用.

中国区域“两业”融合效率测算与潜力优化

科学测度中国区域制造业与生产性服务业(以下简称“两业”)融合效率对明晰中国“两业”融合发展现状及促进“两业”深度融合具有重要的理论与战略意义。针对中国“两业”融合过程中存在的融合要素滞后效应和融合环境约束现象,打开“两业”融合黑箱,构建了考虑融合要素时滞性与融合环境约束的“两业”融合网络效率评价模型,并基于理想决策单元参照策略对2015—2017年中国30个省份进行“两业”融合效率测算与潜力优化分析,得出主要结论:第一,中国“两业”融合整体效率表现为“东—中—西”阶梯递减的空间分异格局,其中东部地区产业间的支撑带动作用较强但融合效率仍然存在较大提升空间,中、西部融合效率的瓶颈呈现产业差异性;第二,中国“两业”融合整体效率、生产性服务业支撑效率以及制造业转型带动效率都存在收敛性,但收敛过程的空间效应不同;第三,中国“两业”融合潜力提升空间巨大,整体层面应加大资源投入,区域间应强化资源协同配置,潜力优化的关键在于破除“东部冗余、中西部短缺”的非均衡空间分布格局。基于以上结论,从打破经济分化导致的循环累积效应和优化调度全国“两业”融合资源两个维度提出对策建议。

电厂锅炉燃烧过程控制改进方案及实现

针对锅炉燃烧系统多变量、强耦合、大时滞的复杂特性,提出一种多变量时滞对象的控制方法,以动态风煤比的形式对燃烧过程实施先进控制。所实现的改进的多变量Smith预估算法有效地克服了模型失配对控制的不利影响;多模型智能控制解决了在负荷变化时对象模型的参数不确定性。对某热电厂锅炉燃烧过程的控制结果表明,该方法易于工程实现,适应性强,控制效果优于原DCS系统的PID控制。