基于观测器的连续搅拌反应釜命令滤波控制

针对连续搅拌反应釜系统在实际应用过程中存在的外部扰动和状态不可测问题,设计了一种基于观测器的模糊自适应命令滤波控制策略。首先,利用模糊逻辑系统去逼近系统中存在的非线性函数,同时设计模糊状态观测器对系统的状态变量实时估计;其次,将自适应反步控制方法与命令滤波技术相结合,通过设计非线性扰动观测器准确估计系统的外部扰动,并在反步法设计过程中进行扰动补偿,从而使控制器的设计过程更简单,同时解决了传统反步法导致的“计算爆炸”问题。通过Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统的稳定性。MATLAB仿真结果表明,所设计控制方案具有稳态误差小、控制精度高、抗干扰能力强,可直接对系统状态变量进行观测的优点。

连续搅拌反应釜(CSTR)的神经网络动态建模

基于广义性能指标 ,提出一种神经网络学习算法——广义递推预报误差学习算法 (GRPE) ,该算法具有二阶收敛阶次。同时讨论了学习速率的选择问题。利用所提出方法对 CSTR动态建模结果表明 ,基于 GRPE训练的 DRNN比基于 BP训练的 ML P模型精度高 ,收敛速度快。

基于高速局域网的连续搅拌反应釜(CSTR)控制系统

提出基于客户—服务器模式的连续搅拌反应釜 (CSTR)控制系统。系统充分利用网络设备和技术 ,扩大了实时控制设备的应用范围和资源利用率 ,方便了学生学习和巩固基本的控制理论和技术。本系统可提供的操作 (控制策略 )有PID控制和鲁棒控制 ,同时还提供传输可执行文件和反馈执行结果的功能 。

模糊聚类学习算法在连续搅拌反应釜(CSTR)系统动态建模中的应用

针对化工生产过程中一类强非线性对象的动态建模问题，采用模糊最近邻聚类学习算法对这类对象中有代表性的ＣＳＴＲ系统进行了模拟动态建模．仿真结果表明效果良好，且从算法的简便性、收敛性及运算速度上来说，优于一般的模糊辨识和神经网络辨识算法．从模型简化的思想出发，文中还对传统算法进行了适当的改进。

基于观测器的串级连续搅拌反应釜有限时间命令滤波控制

针对串级连续搅拌反应釜中浓度和温度的测量问题,提出了基于观测器的有限时间命令滤波控制方法。在观测器的基础上,将有限时间控制与命令滤波相结合,为串级连续搅拌反应釜系统设计控制器。首先,利用模糊逻辑系统逼近非线性函数,利用命令滤波技术解决反步法中“计算爆炸”的问题,并引入误差补偿信号来消除静态误差;然后,利用有限时间控制实现反应过程的快速精准控制;之后,利用观测器对系统中生成物和反应物的浓度、温度等状态变量进行估计;最后,利用李雅普诺夫函数证明了系统的稳定性。MATLAB仿真结果表明,该方法具有较好的控制性能且获得了精准的观测效果。

连续搅拌反应釜的经济性预测控制算法设计

针对具有滞后、非线性和时变性等诸多综合复杂性的连续搅拌反应釜过程,设计一种经济性能优化算法。通过在经济优化问题的目标函数中引入动态指标,并选取经济指标和动态指标的加权系数,构成复合性能指标。对该复合性能指标进行优化,优选出系统控制输入量,对连续搅拌反应釜过程进行控制,可以取得良好的经济性能和动态控制效果。仿真比较了不同控制算法的性能,验证了所提算法的有效性。

连续搅拌反应釜的混合监督学习控制

提出了一种连续搅拌反应釜 (CSTR)的混合监督学习控制方法。控制系统有远程控制与极值控制两种模式。极值控制时神经网络进行有监督的学习 ,远程控制时神经网络进行无监督的学习。控制系统的设计不需要 CSTR系统的精确模型。仿真实验结果表明 ,所提出的混合控制方案具有满意的动态和稳态控制性能 。

基于西门子PCS7的搅拌反应釜连续反应控制系统

针对搅拌反应釜连续反应过程,采用多功能过程和实验系统(MPCE)中的连续搅拌反应过程(CSTR)进行控制系统设计。进料流量采用比值控制,液位采用串级控制,升温过程采用预测模糊控制,恒温阶段采用模糊免疫PID控制,并设计了压力安全联锁控制系统。基于西门子PCS7产品进行工程实现,运行结果表明:控制系统中各种控制策略操作简单,控制效果、安全性和可行性较好。

微生物燃料电池耦合连续搅拌反应系统(CSTR)低温下处理“糖蜜-电镀”废水

为提高传统微生物燃料电池(MFC)在低温条件下的效率,实现实验装置放大化.本实验将连续搅拌反应系统(CSTR)与双极室微生物燃料电池系统相结合,连续流处理糖蜜废水,并间接回收金属单质,处理模拟电镀废水,考察系统的产电性能和废水处理效果.结果表明,当系统稳定运行后,最高电压及功率密度分别可达到340 m V和58.65 m W·m-2.20 d后,系统COD去除率明显增加,最高COD去除率可达到81%.实验运行10 d后,银离子开始析出,最高去除率可达到90%左右.

连续搅拌釜式反应器放热反应失控事故预防

运用敏感度方法研究连续搅拌釜式反应器(CSTR)放热反应的参数敏感性行为及规律,探讨CSTR反应器的安全操作区域和敏感操作区域。研究发现:无因次活化能小于4的反应系统,其整个操作参数空间都是安全的;无因次活化能大于4的反应系统,只有选择无因次活化能小于其临界值,反应系统才能安全、稳定地运行;临界无因次反应热的值与无因次丹克莱尔数和无因次反应热有关;丹克莱尔数和无因次反应热越大,则临界无因次反应热越小,安全操作区域也越小。

连续搅拌反应釜机理建模与开放式虚拟仿真系统开发

以一类常见的化学反应器——连续搅拌反应釜(CSTR)为虚拟仿真对象,提出一种基于化学反应器装置机理模型的开放式虚拟仿真系统开发方法。首先,使用机理分析法建立数学模型;然后,在LabVIEW软件中构建工艺流程界面,并基于四阶龙格-库塔法编制虚拟仿真程序;进一步,利用共享变量引擎将虚拟装置数据发布到OPC Server中,使虚拟系统具有良好的开放性。以Matlab软件为例,说明了共享数据的调用过程。该虚拟仿真系统不但能够较好地模拟CSTR的工艺特性,而且其数据的开放性有助于学生自行设计控制方案、自主开展创新性实验研究。

连续搅拌反应釜的智能PID控制

针对一类具有强非线性的连续搅拌反应釜,常规的控制策略难以取得满意的控制效果。为解决上述问题,本文将常规PID控制与非线性项的神经网络补偿相结合,提出了连续搅拌反应釜的智能PID控制方法。该方法基于常规增量式数字PID控制器,采用多层神经网络对非线性项进行估计和在线自适应补偿,易于在DCS中实现。仿真和实验结果表明了算法的有效性和可实现性。

连续搅拌釜式反应器的鲁棒最优控制

针对一类带不确定性的连续搅拌釜式反应器,提出基于滑模控制理论的鲁棒最优控制算法。输入输出线性化方法用于线性化对象模型,假设系统的不确定因素有界,滑模面采用积分型滑模面以确保系统稳态误差为零,将线性二次型理论用于等效控制律的设计中,保证了系统的性能指标最优,自适应滑模切换控制增益的选取在降低系统抖振的前提下补偿了系统的不确定因素及外部扰动,实现了控制器的鲁棒最优。通过仿真实验表明,提出的控制器对匹配的不确定性因素及外部扰动具有鲁棒性,且闭环系统的性能指标最优。

连续搅拌反应釜系统的自抗扰控制

针对连续搅拌反应釜系统(CSTR)大滞后,大惯性以及动态特性随工况不确定性变化的特点,通过设计参数可调的跟踪微分器和扩张状态观测器,改进经典PID算法的固有缺陷,提出不依赖于精确CSTR模型的离散自抗扰控制方案.采用西门子新一代工业可编程控制器-SIMATIC PCS7在多功能过程与控制系统的CSTR实验仿真对象上实现了温度的稳定控制.试验结果表明,用ADRC技术建立的连续搅拌反应釜控制系统对被控对象模型的不确定性和外部扰动变化具有较强的适应性和鲁棒性,动态性能良好.

基于BP神经网络的连续搅拌反应釜PID自校正控制

研究了基于BP神经网络的连续搅拌反应釜PID自校正控制,采用梯度下降法调整PID参数,BP神经网络的逼近特性和自适应能力改善了控制效果。通过仿真实例对基于神经网络的PID控制器和经典PID控制器性能进行比较,结果表明:在相同的暂态响应时间下,前者的超调量更小,而且控制器具有较小的输出量。

基于Hammerstein模型的连续搅拌反应釜非线性预测控制

该文针对化工过程中广泛使用的连续搅拌反应釜(CSTR),提出一种基于最小二乘支持向量机Hammerstein模型的非线性预测控制方法。Hammerstein模型的非线性环节采用最小二乘支持向量机逼近,线性环节则采用外因输入自回归模式(ARX)结构。基于此模型结构设计非线性模型预测控制器,将非线性预测控制问题转化为线性模型的预测控制和非线性模型的求逆问题,进而给出了预测控制律以及非线性环节逆模型的构造方法。对CSTR的仿真结果表明:与传统的非线性模型预测控制以及PI控制器相比,该文方法精度更高,能够有效跟踪控制反应物浓度。

基于T-S模型的连续搅拌反应釜鲁棒L_2-L_∞控制

为实现对连续搅拌反应釜(CSTR:Continuous Stirring Tank Reactor)系统在实际反应中的精确控制,根据CSTR反应特点,采用T-S模糊模型逼近非线性对象,研究鲁棒L2-L∞状态反馈控制问题。模型中将更易测量的反应器温度作为前件变量,模糊规则少。应用平行分配补偿算法(PDC:Parallel Distributed Compensation),给出局部控制器的设计方法,并利用线性矩阵不等式(LMI:Linear Matrix Inequality)技术设计全局控制器,在此基础上把控制器的设计转化为一个凸优化的求解问题。最后仿真验证了该方法的有效性,从而可扩展到其他化学工业反应中。

连续搅拌反应釜过程的闭环增益成形PID控制器设计

针对连续搅拌反应釜(CSTR)系统控制问题,设计了一种基于闭环增益成形算法的PID控制器,以提高PID控制器设计的简洁性和鲁棒性。首先假设期望闭环回路传递函数有一阶形式,同时将受控对象的一阶传递函数和PID控制器构成实际闭环回路传递函数。然后,比较期望闭环回路传递函数和实际闭环回路传递函数,即可确定PID参数。最后,以某CSTR系统为例,利用该方法设计了PID控制器,并通过仿真结果比较,检验了该方法所得PID控制器的良好鲁棒稳定性和动态品质。

基于Simulink的连续搅拌反应釜的建模与仿真

作为化工过程中的重要设备,连续搅拌反应釜(CSTR)决定了化工产品的质量和生产能力。针对非线性的CSTR系统,基于Simulink平台采用模块组建和S-Function这2种方式创建其单输入单输出状态空间仿真模型。取系统的一个稳定工作点,在仿真时间的不同时段,利用动态矩阵控制(DMC)算法,通过改变冷却剂温度实现对系统出口物料温度的控制。利用该模型可模拟冷却剂温度对出口物料温度的影响。仿真曲线验证了该模型的正确性与可行性,可用于连续搅拌反应釜系统中实现动态仿真。

基于Takagi-Sugeno模糊双线性模型的连续搅拌反应釜H_∞控制

本文研究了一类连续搅拌反应釜(CSTR)系统的H∞控制问题.系统中的非线性动态特性可采用Takagi-Sugeno(T-S)模糊双线性模型进行描述.通过引入两个自由矩阵,给出一个新的保证闭环模糊双线性系统在H∞性能指标下全局渐近稳定的充分条件和控制器设计方法,并且该条件最终可归结为求解一组线性矩阵不等式的可行性问题.CSTR系统的仿真结果表明设计方法的有效性.