The invention discloses a disturbance compensation control method for a CSTR system, which belongs to the technical field of automatic control. Based on the dynamic input-output model in the mathematical model of CSTR system, an auxiliary system is constructed based on the disturbance observer theory, and a new disturbance observer is designed. In the CSTR control system, the output physical quantities are reactor temperature and cooling sleeve temperature. According to the mathematical model expression of CSTR system, the intermediate variable chemical reaction concentration in the mathematical model expression of CSTR system is eliminated, and the second-order differential expression between reactor temperature and reaction input concentration is obtained. Using this second-order differential equation, an auxiliary system with the same structure is constructed. The output is z1, the input is h, and the error of H is K times that of x2 and z1. In this new disturbance observer, the estimated disturbance value of CSTR system is Q times of the difference between H and u1, where q is the system coefficient. The invention is easy to realize, has strong load resistance, improves system performance and achieves better control effect.
【技术实现步骤摘要】
一种CSTR系统的扰动补偿控制方法
本专利技术是一种CSTR系统的扰动补偿控制方法,属于自动控制
技术介绍
连续搅拌釜式反应器(CSTR)是一种常见的过程工业设备,由于反应釜内化学反应的多样性和复杂性,一般常规的PID控制已不能满足要求。进而产生了许多已经被运用于CSTR控制系统中的控制方法,例如预测控制、模糊控制和自适应控制等等。但是这些控制方法往往会受到外界扰动的影响,导致系统的动态和稳态性能差。值得提出的是,在实际的控制系统中,为削弱系统外界扰动的影响,引入观测器进行扰动补偿往往是较为常用的方法。本专利技术拟采用新型扰动观测技术对CSTR系统进行扰动观测,并对CSTR系统进行扰动补偿,从而达到削弱扰动的目的。需要注意的是,传统状态观测器一般需要状态量为条件,才能得到观测量。而本专利技术提出的扰动观测器只需要输入量即可,设计简单,容易实现。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种基于输入输出模型的新型扰动观测器的CSTR系统扰动补偿控制方法。该方法通过构造一类只需要输出信息的新型扰动观测器来估算CSTR中的扰动,再将此得到的扰动估计量前馈给控制输入端将其补偿掉,从而来削弱扰动对CSTR系统的稳定性影响。一种CSTR系统的扰动补偿控制方法的实现,所述方法的实现过程包括以下步骤:步骤一、建立CSTR系统的数学模型,建立扰动与反应器温度的输入输出模型;步骤二、基于步骤一中的输入输出模型,构造此输入输出模型的辅助系统,并确定该辅助系统的输入输出;步骤三、基于步骤一中的输入输出系统和步骤二中的辅助系统来确定扰动的观测值;步骤四、将步骤三所得到的扰动观测值 ...
【技术保护点】
1.一种CSTR系统的扰动补偿控制方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1、建立CSTR系统的数学模型,建立扰动与CSTR反应器温度的输入输出模型;步骤2、基于步骤1中的输入输出模型,构造此输入输出模型的辅助系统,并确定该辅助系统的输入输出;步骤3、基于步骤1中的输入输出模型和步骤2中的辅助系统来确定扰动的观测值;步骤4、将步骤3所得到的扰动观测值前馈给CSTR系统将实际扰动补偿掉,削弱扰动对CSTR系统的影响。
【技术特征摘要】
1.一种CSTR系统的扰动补偿控制方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1、建立CSTR系统的数学模型,建立扰动与CSTR反应器温度的输入输出模型;步骤2、基于步骤1中的输入输出模型,构造此输入输出模型的辅助系统,并确定该辅助系统的输入输出;步骤3、基于步骤1中的输入输出模型和步骤2中的辅助系统来确定扰动的观测值;步骤4、将步骤3所得到的扰动观测值前馈给CSTR系统将实际扰动补偿掉,削弱扰动对CSTR系统的影响。2.根据权利要求1所述的一种CSTR系统的扰动补偿控制方法,其特征在于,步骤1中,建立的CSTR系统的数学模型表达式为:其中,x1是化学反应浓度,x2是反应器温度,x3是冷却套管温度,u1是初始时的反应浓度,u2是初始时的反应器温度,u3是初始时的冷却套管温度,是一动力学常数,q、qc和δ1均为系统系数,d(t)是外界扰动。3.根据权利要求2所述的一种CSTR系统的扰动补偿控制方法,其特征在于,步骤1中,建立扰动与反应器温度的输入输出模型的方法:步骤1.1.由CSTR系统的数学模型表达式得到:步骤1.2.由步骤1.1的式子得到:步骤1.3.步骤1.1的式子得到:步骤1.4.将步骤1.2式子代...
【专利技术属性】
技术研发人员:丁世宏,梅珂琪,李鸿一,马莉,
申请(专利权)人:江苏大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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