Vol.18 No.4 王顺晃等：双层状态空间智能预测控制及其应用 ·355· 若he=f(E)时，取hu=f(E)为常值；在不同区间取值不同由经验给出.则： △U=r×f(E)×∫(E) (4) 式中r为规则加权系数，通过自学 习环节进行在线修改. he (3)学习环节.本文提出动态奖罚方 NBE NME NSE PSE PME,PBE 法，如果被调量有减小偏差的好趋势，即 定义的评价函数P()=E(内·dY《)>0 时，则对该控制量对应的控制规则进行 e2 eses l 奖励，即乘以1个系数r(2>r>1),使控制 量增强；如果被调量有增大偏差的坏趋 图3h.与E关系图 势，即P()<0时，则对相应控制规则进 行处罚，乘以1个系数(0<<1)，使控制量减弱通过仿真和实控表明：对同一被控对象，某 一规则加权系数r的变动范围越来越小，可见？是收敛 (4)推理控制策略.采用正向推理方法，每时刻得到采样值E()和Y(k),从上到下搜索知 识库中12条规则，一旦与某规则左边匹配，则按E()大小计算，同时取该规则序号对应的加 权系数进行学习修改，确定控制策略为： U(k)=U(k-1)+r×f(E×(E) (5) 若匹配不成功搜索下一条，直到结束为止， 推理机另一功能是根据误差E()大小判断系统运行状态，确定投人状态空间预测控制 或智能控制的时刻.本文设置一监控器为： Sc附=1k+i/划 (5) =1 其中p为预测步数，e(k+i/)=k+i/)-y.(k+).当Sefk>设 定阈值Sf*,则启动智能控制，否则运行状态空间预测控制. (⑤)黑板.黑板是将智能控制和状态空间预测控制求解的控制量经过运算处理转化为相 应占空比，送到固态继电器输人端以控制电加热炉功率。黑板求解数据一旦产生就保持不 变，直到下一次求解过程开始为止 2实时控制结果 本系统硬件由双输入双输出电加热炉，IBM-PC,PS-2104AD和D/A扳，热电偶，温度 变送器和JGX-10F固态继电器组成.软件采用C语言编程，采样时间T为20s. 2.1状态空间预测控制系统实时控制 已测电加热炉阶跃响应序列值为A,=[0.038,0.053,0.065,…,1.134,1.139], 42-[0.040,0.045,0.055,…,0.927,0.929],A21=[0.055,0.077,0.136,…,1.134,1.147], A22=[0.050,0.101,0.211…1.387,1.381]T. 选N=15,M=3,T,=21s,91=92=0.01,1=r2=0.035,k=0.9,k2=0.1,王 顺 晃等 双层状态空 间智能预测 控制及 其应用 若 。 人习 时 ， 取 。 二 几 习 为常值 在 不 同 区 间取值不 同 由经验 给 出 则 △ 式 中 为规则 加 权 系 数 ， 通 过 自学 习 环 节 进 行 在 线修 改 学 习环 节 本 文提 出动态 奖 罚方 法 ， 如 果被 调 量 有减 小偏 差 的好趋 势 ， 即 定 义 的评价 函数 · 时 ， 则 对 该 控 制 量 对应 的控 制 规则 进 行 奖励 ， 即乘 以 个 系数 叹 ， 使控 制 量 增 强 如 果 被 调 量 有 增 大偏 差 的坏 趋 势 ， 即 时 ， 则 对相 应 控 制 规 则 进 人习 人习 仑 已 已 仑 月 图 与 关 系图 行处罚 ， 乘 以 个 系 数 ‘ ， 使控 制量 减 弱 通 过仿 真 和 实控 表 明 对 同一被控 对象 ， 某 一规则加 权系数 的变 动 范 围越来越 小 ， 可 见 是 收敛 推理控 制策 略 采 用 正 向推理方 法 ， 每 时刻得 到 采样值 和 ， 从上 到 下搜 索知 识库 中 条规则 ， 一旦 与某 规则左边 匹 配 ， 则按 大小 计算 ， 同时取 该规则 序号 对应 的加 权系 数 进行 学 习修 改 ， 确 定 控 制策 略 为 一 不习 儿习 若 匹 配不 成 功搜 索下 一 条 ， 直 到 结束为止 推理 机 另 一 功 能是 根 据 误 一 差 大 小 判 断 系 统运 行 状 态 ， 确 定 投 人 状 态 空 间 预 测 控 制 或智 能控 制 的 时刻 本 文设置 一监 控 器 为 一 艺 、 ， 其 中 为 预 测 步 数 ， 若 ， 夕 一 当 设 定 阂值 户 ， 则 启 动 智 能 控 制 ， 否 则 运 行状态 空 间预测 控 制 黑板 黑板是 将 智 能控 制 和状 态 空 间预测 控 制求解 的控 制量 经过 运算 处理 转化 为相 应 占空 比 ， 送 到 固 态 继 电器 输 入 端 以 控 制 电加 热 炉 功 率 黑 板 求 解 数 据 一 旦 产 生 就 保 持 不 变 ， 直 到 下 一 次求解 过 程 开 始 为止 实时控制 结果 本 系 统硬 件 由双 输 人 双 输 出 电加 热炉 ， 一 ， 一 。 和 扳 ， 热 电偶 ， 温 度 变送 器 和 一 固态继 电器 组 成 软件 采 用 语 言编 程 采 样 时 间 为 状态 空 间预 测控制 系统 实时控 制 已 测 电加 热 炉 阶跃 响应序 列值 为 ，， 〔 · ， · ， · ， ” ’ ， · ， · 厂 ， ， ， … ， ， ， ， 一 ， ， ， … ， ， ， ’ ， … ， 丁 ， ， 叮 叮 · ， · ， · ， ·