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《連續(xù)攪拌反應(yīng)釜魯棒控制策略的研究》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、鄭州大學(xué)碩十學(xué)位論文摘要連續(xù)攪拌反應(yīng)釜(CSTR)是發(fā)酵、化工、石油生產(chǎn)、生物制藥等工業(yè)生產(chǎn)過程中應(yīng)用最廣泛的一種化學(xué)反應(yīng)器,其控制質(zhì)量直接影響到生產(chǎn)的效益和質(zhì)量指標(biāo)。對(duì)連續(xù)攪拌反應(yīng)釜通過控制內(nèi)部的工藝參數(shù),如溫度、壓力、濃度等穩(wěn)定,保證反應(yīng)的正常進(jìn)行。連續(xù)攪拌反應(yīng)釜可以根據(jù)反應(yīng)物料的衡算式建立非線性動(dòng)力學(xué)方程。但在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)過程中,系統(tǒng)大多數(shù)為不確定非線性系統(tǒng),不確定性表現(xiàn)為參數(shù)攝動(dòng)、模型誤差和未知擾動(dòng)。系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性是評(píng)價(jià)系統(tǒng)中不確定性時(shí)系統(tǒng)控制效果很重要的標(biāo)準(zhǔn),控制的目的就是設(shè)計(jì)一個(gè)控制器,使得系統(tǒng)在不確定性的影響下仍能達(dá)到一定的期望指標(biāo)。連續(xù)攪拌反應(yīng)釜對(duì)象的控制任務(wù)之一
2、是跟蹤控制,即設(shè)計(jì)一個(gè)控制器使得系統(tǒng)的輸出跟蹤期望的輸出軌跡。本文針對(duì)連續(xù)攪拌反應(yīng)釜非線性動(dòng)力學(xué)模型中存在的模型誤差不確定因素,設(shè)計(jì)一種魯棒跟蹤控制器并分析了另外一種跟蹤控制器,研究連續(xù)攪拌反應(yīng)釜對(duì)象應(yīng)用不同方法設(shè)計(jì)的控制器系統(tǒng)輸出和輸出跟蹤誤差的魯棒穩(wěn)定性。本文主要完成如下幾個(gè)方面的工作:1.分析了根據(jù)機(jī)理建模法按照物料衡算式建立起連續(xù)攪拌反應(yīng)釜(CSTR)非線性動(dòng)力學(xué)模型;2.本文將CSTR的非線性動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行了輸入輸出線性化,得到CSTR非線性動(dòng)力學(xué)模型的線性化形式:求出CSTR的內(nèi)動(dòng)態(tài)子系統(tǒng),計(jì)算出CSTR的一個(gè)穩(wěn)定零動(dòng)態(tài)子系統(tǒng)。設(shè)計(jì)出連續(xù)攪拌反應(yīng)釜的變結(jié)構(gòu)跟蹤控制律并對(duì)系
3、統(tǒng)進(jìn)行仿真。針對(duì)原非線性控制律中控制輸入對(duì)狀態(tài)的抖振影響,采用了一種消弱抖振的方法。仿真結(jié)果表明當(dāng)CSTR對(duì)象存在常數(shù)型,指數(shù)衰減型,正弦周期型等擾動(dòng)時(shí),系統(tǒng)的輸出軌跡和跟蹤誤差軌跡沒有超調(diào)且快速的趨于穩(wěn)態(tài)響應(yīng),系統(tǒng)具有良好的魯棒穩(wěn)定性。3.分析了連續(xù)攪拌反應(yīng)釜的非線性增量式預(yù)測魯棒跟蹤控制器并進(jìn)行了仿真研究。仿真結(jié)果表明CSTR對(duì)象中存在常數(shù)型、指數(shù)衰減型、正弦周期型擾動(dòng)時(shí),輸出軌跡和跟蹤誤差軌跡都有超調(diào),與變結(jié)構(gòu)控制器相比收斂速度慢且波動(dòng)幅度較大。關(guān)鍵詞:連續(xù)攪拌反應(yīng)釜,輸入輸出線性化,變結(jié)構(gòu)控制器,魯棒跟蹤AbstractContinuouslyStirredTankReact
4、or-CSTRiSwidelyusedaSchemicalreactorsintheindustrialfieldsofferment,chemicalindustry,petrolicmanufacture,biologicpharmacyandSOon.Thebenefitandthequalitystandardofproductionwillbedeeplyaffectedbythecontrolimpact.Inordertoensurethewell-balancedchemicalprocess,wecancontrolthestabilityoftheinnerpar
5、ameterastemperature,pressure,consistence,etc.ThenonlineardynamicequationofCSTRCanbebuiltonthebasisofmaterielequivalencybythemechanismmodelingmethod.Inthepracticalindustrypossesses,mostofthesystemsareuncertainnonlinearsystem.Thetmcertaintyappearsasparameterincertitude,modelerrorandtheunknowndist
6、urbance.Therobuststabilityofthesystemisanimportantstandardtoappraisethecontroleffectofthesystemwhichpresentsuncertainty.ThepurposeofrobustcontrolistodesignacontrollerwhichCanmakesurethesystemachievetheanticipantguidelinewhenthesystemexiststheeffectofuncertainty.OneofthecontroltasksofCSTRistrack
7、ingcontr01.Thatistosay,wedesignacontrollertoensurethepracticaloutputtotracktheenactingoutput.AimedattheuncertaintywhichexistsintheCSTRnonlhiearsystem,thispaperdesignscertainrobusttrackingcontrollersandanalysesanothertrackingcontro