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龍圖騰網恭喜杭州司南智能技術有限公司申請的專利基于機理模型的化工過程非線性模型預測控制方法獲國家發明授權專利權，本發明授權專利權由國家知識產權局授予，授權公告號為：CN116088431B 。

龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-04-15發布的發明授權授權公告中獲悉：該發明授權的專利申請號/專利號為：202211463977.8，技術領域涉及：G05B19/418；該發明授權基于機理模型的化工過程非線性模型預測控制方法是由吳勝;王元華;柴俊沙;周鵬設計研發完成，并于2022-11-22向國家知識產權局提交的專利申請。

本基于機理模型的化工過程非線性模型預測控制方法在說明書摘要公布了：本發明屬于工業自動化領域，公開了一種基于機理模型的化工過程非線性模型預測控制方法，首先根據采集到的非線性化工過程的階躍響應數據對過程模型的時間常數以及滯后時間進行辨識，然后結合非線性過程的機理模型公式對增益進行公式推導，之后設計非線性化工過程的模型預測控制器，最后將得到的精確最優控制律實施于被控的非線性化工過程。本發明結合非線性化工過程的增益參數進行模型預測控制的精確推導，避免了傳統模型預測控制中由于線性化模型擬合帶來的預測誤差，最終實現了非線性化工過程的精準控制，也進一步推動了基于機理模型的非線性模型預測控制在化工過程中的應用發展。

本發明授權基于機理模型的化工過程非線性模型預測控制方法在權利要求書中公布了：1.一種基于機理模型的化工過程非線性模型預測控制方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟1：采集非線性化工過程的階躍響應數據，擬合出化工過程的時間常數以及滯后時間兩個模型參數；步驟1.1：給非線性化工過程的輸入端加一個階躍信號，并記錄非線性化工過程對應的階躍響應數據；步驟1.2：將采集得到的階躍響應數據ypk轉換成對應的無綱量形式yp*k；步驟1.3：首先選擇滿足yp*k1＝0.39和yp*k2＝0.63的兩個數據點，然后計算非線性化工過程模型的時間常數和滯后時間；步驟1.4：確定非線性化工過程的機理模型，進而計算非線性化工過程的實時增益；所述步驟1.4依照如下的式子計算非線性化工過程的實時增益：ymk＝fukKk＝f′uk其中，ymk是非線性化工過程的模型輸出，uk是非線性化工過程的輸入，Kk是非線性化工過程的實時增益，f,f′分別為非線性化工過程的機理模型以及對應的一階導數式子；步驟1.5：最終得到的非線性化工過程傳遞函數模型；步驟2：設計非線性化工過程的非線性模型預測控制器；步驟2.1：在零階保持器以及采樣時間Ts下，實現非線性化工過程的傳遞函數模型轉換；所述步驟2.1在零階保持器以及采樣時間Ts下，非線性化工過程的傳遞函數模型轉換為：ymk＝αymk-1+Kk-11-αuk-1-d其中，步驟2.2：對于離散方程，引入smith預估對其中的時滯進行補償；所述步驟2.2補償后的無時滯模型如下：ymck＝αymck-1+Kk-11-αuk-1其中，ymck為補償后的非線性化工過程無時滯模型輸出；對非線性化工過程的實際輸出進行補償得：ypck＝ypk+ymck-ymck-d其中，ypck為補償后的非線性化工過程實際輸出；步驟2.3：基于無時滯的過程模型，得到非線性化工過程的預測輸出；所述步驟2.3非線性化工過程的預測輸出推導如下：Ymck＝Aymck+BUk其中， P,M分別為模型預測控制的預測時域以及控制時域，在取值上滿足P＞M；上述預測輸出推導簡化為Ymck＝Aymck+Cφk其中， 步驟2.4：非線性化工過程的模型預測控制器設計選取目標函數；所述步驟2.4非線性化工過程的模型預測控制器設計選取如下的目標函數 其中，Q為跟蹤誤差的加權矩陣，ek為補償的預測誤差，取ek＝ypck-ymck，Yrk為對應的參考軌跡，其式子為 yrk+i＝βiypk+1-βickβ為參考軌跡柔化系數，ck為非線性化工過程對應的設定值；步驟2.5：對上述目標函數求導，得到非線性模型預測控制的最優解；所述步驟2.5對步驟2.4的目標函數求導，得到非線性模型預測控制的最優解為φk＝-CΤQC-1CΤQAymck+ek-Yrk取出φk的第一項φk1，然后通過求解如下的一元多次方程便可得到非線性模型預測控制的最優控制律uk：f′ukuk＝φk1；步驟2.6：將得到的非線性模型預測控制的最優控制律uk實施于非線性化工過程，在下個采樣周期按照步驟2.2～2.5中的步驟進行循環求解新的最優控制律。

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