一种基于扰动观测器的反步控制方法技术

本发明专利技术公开提出一种基于扰动观测器的反步控制方法，用以控制聚合釜的内部温度。在相对阶大于1的非线性系统中，控制量不能直接作用到被控量上，因此本发明专利技术利用反步控制将被控量的控制问题转化为系统中间变量的控制问题，并一步一步的后退到上一个系统变量的控制，最终可以通过实际的控制量间接控制最终的系统被控量。即通过控制夹套冷却水的流速来控制夹套温度，进而控制聚合釜壁和聚合釜内部温度。本发明专利技术将多个扰动观测器所估计的扩张状态项在反步控制器中进行补偿，从而减少了外部扰动对系统的影响。对系统的影响。对系统的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种基于扰动观测器的反步控制方法


[0001]本专利技术涉及一种基于扰动观测器的反步控制方法，用以控制半间歇聚合釜的内部温度。

技术介绍

[0002]半间歇聚合反应是在化工过程控制中的一种重要的生产方式。通常由于模型参数的不确定性、非线性、外部扰动等因素，控制算法的鲁棒性难以得到保证。国内的大多数半间歇生产过程自动化水平普遍较低，实际半间歇聚合反应的温度控制主要还是采用传统的串级PID结构，以釜温为主控制变量，夹套进口温度为副控制变量，但控制效果通常难以保障。
[0003]反步控制在相对阶大于1的非线性系统中被广泛应用，但目前尚没有一种具有更强的抗扰能力的控制器被应用于半间歇聚合反应中。为了应对各种各样的外部干扰，例如冷却水水温，进料温度的波动等，扩张状态观测器在不确定系统中被广泛运用，将所有的不确定性和外部扰动都包含进一个扩张状态。

技术实现思路

[0004]在批次反应开始时，打开蒸汽阀门，将蒸汽通入夹套内，使用蒸汽将釜内温度升高至预设温度T。
[0005]达到预设温度后，关闭蒸汽阀门，打开原料单体进料阀门，向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于扰动观测器的反步控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：针对给定的相对阶大于1的非线性系统模型，确定其存在哪些外部干扰，并确定其外部干扰的数量和形式，针对每个扰动项设计基于扩张状态观测器的扰动估计方法；步骤2： 设计扰动观测器：假设在非线性系统的部分存在扰动，并假设扰动是未知但连续光滑且可导的；则可以设计如下的扰动观测器：其中表示扩张状态，此扩张状态将未知的扰动包括在内，表示高增益系数，它是扰动观测器设计的关键参数，对扰动估计的速度和精度都有影响；步骤3：设定半间歇聚合釜的温度设定值，并测量釜内温度，釜壁温度和夹套温度；步骤4：利用扰动观测器估计扩张状态：对于所有的外部干扰项，使用扰动观测器估计其扩张状态；步骤5：将被控量控制问题转换为非线性系统中间状态的控制问题：根据模型参数和步骤4获得的扩张状态向量、过程状态测量值等，利用反步控制器计算系统中间状态的期望值，以相对阶为3的非线性系统为例，其期望状态的求解方法为：步骤6：计算非线性系统中间过程状态变量的期望值和其真实测量值之间的误差；步骤7：求控制器输出：根据上述误差向量、扩张状态向量和步骤5求得的系统中间状态的期望值，利用反步控制器求最终的控制器输出：步骤8：将控制器输出值根据实际工艺进行转换：此步骤的目的是计算冷却水流量所对应的阀门开度；根据实际工艺需求，确定冷却水阀门开度最大时的最大冷却水流量，并根据最大流量对计算值限幅，如...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙京诰，葛成虎，王星，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：