本发明涉及热交换器控制方法,特别涉及一种基于改进型迭代学习的热交换器控制方法。
背景技术:
1、换热器,亦称为热交换器或热交换设备,是用来使热量从热流体传递到冷流体,以满足规定的工艺要求的装置,是对流传热及热传导的一种工业应用。在实际工业生产中,热交换器广泛应用于化工生产过程、冶金行业冷却过程等,这些实际应用要求热交换器在循环热交换或冷却过程中保持理想温度。
2、现有的热交换器为了维持其理想温度,需要设置有精确的数学模型,但是由于热交换器所在工作环境的复杂性及不确定性、热交换过程的重复性以及温度受到时间和空间位置耦合的影响,难以获取精确的数学模型,导致热交换器的温度无法精确控制的问题。
3、因此,本发明提出了一种基于改进型迭代学习的热交换器控制方法。
技术实现思路
1、本发明的
技术实现要素:
在于提供一种基于改进型迭代学习的热交换器控制方法,主要解决了现有的热交换器为了维持其理想温度,需要设置有精确的数学模型,但是由于热交换器所在工作环境的复杂性及不确定性、热交换过程的重复性以及温度受到时间和空间位置耦合的影响,难以获取精确的数学模型,导致热交换的温度无法精确控制的问题。
2、本发明提出了一种基于改进型迭代学习的热交换器控制方法,包括以下步骤:
3、s1,建立热交换器的数学模型;
4、s2,设置时间采样周期δt和空间位置采样步长δx,对系统输出tk(x,t)和输入uk(x,t)进行采样;
5、s3,测量热交换器的理想温度和初始控制输入,并获取实际输出;
6、s4,设计改进型迭代学习控制律,将实际输出和理想温度输入到学习控制律,判断误差收敛条件并获取下一次迭代更新的控制输入;
7、s5,将控制信号作用于热交换器的系统模型,获取热交换器在当前迭代的实际输出序列;
8、s6,判断系统跟踪误差是否满足精度要求,若是则结束当前循环,若否则返回执行步骤s2。
9、优选地,所述步骤s1包括:
10、建立热交换器的数学模型,并离散化形成二维线性离散动态系统;
11、其中所述热交换器的数学模型为,
12、
13、其中k为热交换器热交换的重复次数;x为空间位置,且x∈[0,tx];t为运行时间,t∈[0,tf];tk(x,t)为热交换器的内部温度;uk(x,t)为给定的力函数;yd(i,j)为采样后的参考温度轨迹;
14、令tk(i,j)=tk(iδx,jδt),uk(i,j)=uk(iδx,jδt),则,
15、
16、
17、
18、yk(i,j)=tk(i-1,j)+duk(i,j);
19、其中yk(i,j)为系统输出,d为系统输入到输出的直接项;
20、又令则
21、xk(i+1,j+1)=a1xk(i+1,j)+a2xk(i,j+1)
22、+b1uk(i+1,j)+b2uk(i,j+1);
23、yk(i,j)=cxk(i,j)+duk(i,j);
24、其中c=[1 0],定义系统跟踪误差ek(i,j)为,
25、ek(i,j)=yd(i,j)-yk(i,j)。
26、优选地,对所述系统输出tk(x,t)与输入采样uk(x,t)后,获取对应序列tk(iδx,jδt)与uk(iδx,jδt);
27、其中,i∈(0,1,2,……m),且
28、且
29、优选地,所述步骤s3包括,
30、设定热交换器系统的采样后初始输入信号u0(i,j),且i∈(0,1,2,……m-1),j∈(0,1,2,……n-1);
31、将信号u0(i,j)输入到热交换器获得实际输出tk(x,t);
32、对tk(x,t0采样得到输出序列yk(i,j),且i∈(0,1,2,……m),j∈(0,1,2,……n)。
33、优选地,所述步骤s4包括:
34、根据所述步骤s1中的二维线性离散动态系统得出,
35、
36、其中
37、
38、ek(i,j-1)=ek(i,0),i∈(0,1,2,……m);
39、又由于学习控制增益满足,
40、
41、得到下一次迭代的控制输入信号uk+1(i,j)。
42、优选地,所述步骤s5中,将控制输入uk+1(i,j)作用于热交换器系统,获得输出序列yk+1(i,j)。
43、由上可知,应用本发明提供的技术方案可以得到以下有益效果:
44、本发明提出的技术方案利用热交换器在前几次迭代产生的温度误差与本次迭代中获取的温度误差,通过不断地更新迭代产生最优的控制输入,从而保证热交换器的温度控制在理想参考范围之内,同时在减少系统跟踪误差的前提下加快收敛速度,进而保证系统跟踪控制精度。
1.一种基于改进型迭代学习的热交换器控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种基于改进型迭代学习的热交换器控制方法,其特征在于:
3.根据权利要求2所述的一种基于改进型迭代学习的热交换器控制方法,其特征在于:
4.根据权利要求3所述的一种基于改进型迭代学习的热交换控制方法,其特征在于,所述步骤s3包括:
5.根据权利要求4所述的一种基于改进型迭代学习的热交换器控制方法,其特征在于,所述步骤s4包括:
6.根据权利要求5所述的一种基于改进型迭代学习的热交换器控制方法,其特征在于: