本發(fā)明屬于注塑成型噴嘴壓力控制領(lǐng)域，尤其涉及一種注塑成型噴嘴壓力有限頻域迭代學(xué)習(xí)控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、注塑成型是一種重要的塑料加工技術(shù)，它將塑料顆粒加工成各種高精度的產(chǎn)品，有很多的優(yōu)勢(shì)，比如：高生產(chǎn)效率、高成型精度、操作可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等；目前，注塑成型技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于紡織設(shè)備、醫(yī)療器械、文教用品、汽車制造和航空航天等領(lǐng)域；該工藝具有典型的重復(fù)特征，主要由灌裝、包裝和冷卻三個(gè)步驟組成；在包裝步驟中，額外的材料通過壓力“填充”到模腔中，以補(bǔ)償與冷卻和凝固相關(guān)的收縮。包裝保持階段一直持續(xù)到?？谔幍牟牧媳粌鼋Y(jié)，并且模內(nèi)的材料不再受注射噴嘴處的影響。在此過程中，要控制的關(guān)鍵工藝變量是噴嘴壓力，使該壓力跟蹤一個(gè)期望的參考軌跡，以防止材料倒流，最終保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

2、許多先進(jìn)的控制技術(shù)被用于實(shí)現(xiàn)各種系統(tǒng)的精確跟蹤控制。在這些方法中，迭代學(xué)習(xí)控制(iterative?learning?control,i?lc)已成為近幾十年來最強(qiáng)大的方法之一，因?yàn)樗梢杂行У貙?shí)現(xiàn)對(duì)多次執(zhí)行相同任務(wù)的系統(tǒng)的高精度跟蹤；迭代學(xué)習(xí)控制的概念最早由ar?imoto等人在機(jī)器人重復(fù)控制的研究中提出，作為一種典型的模仿人類學(xué)習(xí)過程的控制策略，其核心思想是基于已完成批次的各種數(shù)據(jù)，不斷學(xué)習(xí)系統(tǒng)運(yùn)行過程中固有的重復(fù)因素，從而逐步提高跟蹤性能。

3、針對(duì)迭代學(xué)習(xí)控制收斂性的研究主要集中在時(shí)域，相比之下，雖然頻域的收斂性分析在理論和應(yīng)用上都很重要，但研究較少；從頻域的角度來看，迭代學(xué)習(xí)控制律的目的是獲得控制輸入序列，從而達(dá)到期望的系統(tǒng)性能(如穩(wěn)定性、噪聲抑制等)；在實(shí)際應(yīng)用中，需要在有限的頻率范圍內(nèi)對(duì)系統(tǒng)性能施加不同的要求，而穩(wěn)定性理論對(duì)整個(gè)頻譜施加相同的條件，在某些情況下可能是保守的；另外，在許多工業(yè)過程中時(shí)滯不可避免，例如，傳感器、控制器或執(zhí)行器間的信號(hào)傳輸所引起的時(shí)滯，時(shí)滯的存在不僅會(huì)使系統(tǒng)性能下降，甚至可能導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。

4、眾所周知，在設(shè)計(jì)迭代學(xué)習(xí)控制律時(shí)使用系統(tǒng)狀態(tài)向量可以明顯改善控制性能，提高收斂速度和跟蹤精度。然而，許多已發(fā)表的結(jié)果假設(shè)系統(tǒng)狀態(tài)是直接測(cè)量的，這在許多情況下是不實(shí)際的，例如，注塑成型噴嘴壓力系統(tǒng)的精確狀態(tài)信息通常無法直接獲得。

5、因此，對(duì)于具有多時(shí)滯的離散線性重復(fù)系統(tǒng)的跟蹤控制問題，現(xiàn)有技術(shù)在頻域上還沒有得到充分研究；而且，具有狀態(tài)反饋信號(hào)的迭代學(xué)習(xí)控制律的設(shè)計(jì)仍存在局限性，有待進(jìn)一步研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種注塑成型噴嘴壓力有限頻域迭代學(xué)習(xí)控制方法及系統(tǒng)，針對(duì)具有多時(shí)滯的離散線性重復(fù)系統(tǒng)，借助頻域方法設(shè)計(jì)了一種基于觀測(cè)器的迭代學(xué)習(xí)控制律，解決具有多時(shí)滯的注塑成型噴嘴壓力系統(tǒng)的跟蹤控制問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例提供了如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明第一方面提供了一種注塑成型噴嘴壓力有限頻域迭代學(xué)習(xí)控制方法。

4、一種注塑成型噴嘴壓力有限頻域迭代學(xué)習(xí)控制方法，包括：

5、建立注塑成型噴嘴壓力系統(tǒng)的離散時(shí)間狀態(tài)空間模型；

6、通過觀測(cè)器來估計(jì)系統(tǒng)狀態(tài)，構(gòu)建基于觀測(cè)器的迭代學(xué)習(xí)控制律；

7、利用迭代學(xué)習(xí)控制律對(duì)離散時(shí)間狀態(tài)空間模型進(jìn)行重構(gòu)；

8、基于重構(gòu)后的離散時(shí)間狀態(tài)空間模型，借助重復(fù)過程穩(wěn)定性理論和廣義kyp引理進(jìn)行穩(wěn)定性分析，使噴嘴壓力跟蹤上期望參考軌跡。

9、進(jìn)一步的，所述離散時(shí)間狀態(tài)空間模型，用公式表示為：

10、

11、ym+1(t)＝cxm+1(t),

12、其中，t為時(shí)間指標(biāo)，0≤t≤t,t為固定的迭代長度，m為迭代指標(biāo)；xm(t)∈rn為系統(tǒng)狀態(tài)，ym(t)∈rm為系統(tǒng)輸出，um(t)∈rp為控制輸入；dj為未知的時(shí)滯，滿足條件且為已知的上界；n為時(shí)滯的個(gè)數(shù)，a、b、c分別為系統(tǒng)矩陣、輸入矩陣、輸出矩陣。

13、進(jìn)一步的，所述觀測(cè)器，用公式表示為：

14、

15、其中，l為觀測(cè)器增益矩陣，和分別為觀測(cè)器狀態(tài)和觀測(cè)器輸出。

16、進(jìn)一步的，所述迭代學(xué)習(xí)控制律，用公式表示為：

17、um+1(t)＝um(t)+δum+1(t)

18、

19、其中，為時(shí)域反饋控制器，l2em(t)+l3(em(t+1)-em(t))為迭代域pd型前饋控制器，l1，l2，l3，為控制器增益矩陣，δum+1(t)為修正項(xiàng)。

20、進(jìn)一步的，所述重構(gòu)后的離散時(shí)間狀態(tài)空間模型，用公式表示為：

21、

22、

23、

24、

25、m＝l2-l3,

26、

27、

28、其中，t為時(shí)間指標(biāo)，0≤t≤t,t為固定的迭代長度，m為迭代指標(biāo)；xm(t)∈rn為系統(tǒng)狀態(tài)，ym(t)∈rm為系統(tǒng)輸出，um(t)∈rp為控制輸入；dj為未知的時(shí)滯，滿足條件且為已知的上界；n為時(shí)滯的個(gè)數(shù)，a、b、c分別為系統(tǒng)矩陣、輸入矩陣、輸出矩陣；l1，l2，l3，為控制器增益矩陣，l為觀測(cè)器增益。

29、進(jìn)一步的，所述穩(wěn)定性分析，是保證被控系統(tǒng)在有限頻率范圍內(nèi)穩(wěn)定，具體為：

30、求解控制器增益矩陣l1,l2,l3和觀測(cè)器增益l，確保成立，其中，ω是一個(gè)有限頻率范圍，v(eiw)為跟蹤誤差從em(t)到em+1(t)的傳遞函數(shù)。

31、進(jìn)一步的，所述廣義kyp引理給出保證被控系統(tǒng)在有限頻率范圍內(nèi)穩(wěn)定性的充分條件，具體為：

32、以線性矩陣不等式的形式給出了保證控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的充分條件；

33、給出基于觀測(cè)器的迭代學(xué)習(xí)控制律的增益矩陣。

34、本發(fā)明第二方面提供了一種注塑成型噴嘴壓力有限頻域迭代學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)。

35、一種注塑成型噴嘴壓力有限頻域迭代學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)，包括：

36、模型建立模塊，被配置為：建立注塑成型噴嘴壓力系統(tǒng)的離散時(shí)間狀態(tài)空間模型；

37、控制構(gòu)建模塊，被配置為：通過觀測(cè)器來估計(jì)系統(tǒng)狀態(tài)，構(gòu)建基于觀測(cè)器的迭代學(xué)習(xí)控制律；

38、模型重構(gòu)模塊，被配置為：利用迭代學(xué)習(xí)控制律對(duì)離散時(shí)間狀態(tài)空間模型進(jìn)行重構(gòu)；

39、穩(wěn)定分析模塊，被配置為：基于重構(gòu)后的離散時(shí)間狀態(tài)空間模型，借助重復(fù)過程穩(wěn)定性理論和廣義kyp引理進(jìn)行穩(wěn)定性分析，使噴嘴壓力跟蹤上期望參考軌跡。

40、本發(fā)明第三方面提供了計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有程序，該程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如本發(fā)明第一方面所述的一種注塑成型噴嘴壓力有限頻域迭代學(xué)習(xí)控制方法中的步驟。

41、本發(fā)明第四方面提供了電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如本發(fā)明第一方面所述的一種注塑成型噴嘴壓力有限頻域迭代學(xué)習(xí)控制方法中的步驟。

42、以上一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案存在以下有益效果：

43、本發(fā)明為有限頻域中具有多時(shí)滯的離散時(shí)間重復(fù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)一種新的基于觀測(cè)器的迭代學(xué)習(xí)控制律，用于控制噴嘴壓力，使之跟蹤上期望參考軌跡。該設(shè)計(jì)由時(shí)域反饋控制器和迭代域pd型前饋控制器組成，可以改進(jìn)時(shí)間方向的瞬態(tài)響應(yīng)，提高學(xué)習(xí)過程的跟蹤誤差收斂速度；利用重復(fù)過程穩(wěn)定性理論和廣義kalman-yakubovich-popov(kyp)引理，給出了保證系統(tǒng)穩(wěn)定的充分條件；另外，基于所提出的迭代學(xué)習(xí)控制策略，可以在特定的頻率范圍內(nèi)施加控制性能要求；同時(shí)該控制方案結(jié)構(gòu)簡單，在工業(yè)應(yīng)用中容易實(shí)現(xiàn)。

44、本發(fā)明附加方面的優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。