一类复杂系统的智能建模及控制方法研究

There is a class of uncertain dynamic systems in iron and steel metallurge. Its mechanism is complex and influenced by many factors. How to describe its dynamics and achieve high quality, efficient control is a key problem to solve for a long time. This project intends to study modeling and control methods for a class of complex systems based on mechanism, data and knowledge. By applying the actual working condition data, the pattern recognition method is used to extract the feature variables of working conditions, and the predictive model and control model of complex production process are established directly from the feature variables(not state variables), and the corresponding control algorithm is studied. By applying the methods of statistics estimation and statistical pattern recognition in Petri nets, dynamics description method will be studied by constructing a new statistical Petri nets; Interval typeⅡT-S fuzzy model based on the actual working condition data will be studied and stability of system will be analyzed. And then to solve the difficult problem of describing the dynamics and control methods for the uncertainty and statistical law of the sysems. It is important for control theory and for stability running. It also can improve its productivity.

在钢铁、冶金等流程工业有一类机理复杂、影响因素多的不确定动态系统。如何实现其动力学特性描述及优质、高效控制是长期以来难以解决的瓶颈问题。本项目拟研究基于机理、数据和知识的一类复杂系统智能建模及控制方法。应用现场实际工况数据，利用模式识别方法提取工况的特征变量，直接从特征变量（而非状态变量）建立复杂生产过程的预测模型及控制模型并进行相应控制算法的研究；将统计量预估与统计模式识别方法应用于Petri网，研究建立运动模式识别的Petri网动力学特性描述方法；研究应用实际工况数据建立基于模式的区间二型T-S模糊系统模型、给出分析系统稳定性的方法。进而解决这类复杂系统的不确定性及统计运动规律的描述及控制难题。本项目的研究对控制理论及对一类复杂系统的稳定顺行、提高生产效率具有重要意义。

该项目针对钢铁、冶金等流程工业的一类复杂的不确定动态系统，研究其动力学特性描述及相应的控制方法。应用现场实际工况数据，利用模式识别中的改进聚类算法获得模式类别的划分，定义描述模式运动的变量——模式类别变量，根据对模式类别变量不同的度量方式研究其相应的系统模型及控制方法。利用类别中心进行度量，研究了多维模式运动的统计空间映射建模方法及系统稳定性方法并给出了基于模式类别变量的自适应控制和广义预测控制算法；将统计量预估与统计模式识别方法应用于Petri网的改造，提出了一种能描述模式运动规律的统计Petri网模型，该模型对位置中的标识及传递变迁进行了重新定义，通过等价的系统方程对弧的权值进行了有效的辨识，进而形象直观的反映系统的统计运动规律；根据实际工况数据建立了基于模式的区间二型T-S模糊系统模型，通过引入离散事件触发机制，基于非并行分布补偿（PDC）设计原理等方法给出系统渐近稳定及有限时间稳定的条件。本项目的研究对控制理论及对一类复杂系统的稳定顺行、提高生产效率具有重要意义。. 本项目研究的成果在《IET Control Theory & Applications》、《Journal of Systems Science & Complexity》等国际及国内期刊上发表及录用学术论文9篇，在国际会议上发表论文2篇。