【技术实现步骤摘要】
Hammerstein非线性动态系统的建模及其连续搅拌反应器浓度控制
[0001]本专利技术属于过程工业领域,涉及一种Hammerstein非线性动态系统的建模及其连续搅拌反应器浓度控制,该方法适用化工、生物制药、石油生产等相关领域。
技术介绍
[0002]目前,在非线性动态系统的建模和控制研究领域中,一类新颖的块结构非线性动态系统成为当前研究的热点。在块结构非线性动态系统中,Hammerstein非线性动态系统是一类具有特定结构的典型非线性系统,同时结合了静态非线性模块和线性动态模块,该系统能较好地描述工业设备和过程,如发酵生物反应器系统、连续搅拌反应釜、中和过程、蒸馏塔等非线性过程。
[0003]Hammerstein非线性动态系统的建模研究主要分为静态非线性模块的建模和线性动态模块的建模,重点在于研究具有高精度、外延性的非线性模块的建模方法,如:基函数、多项式、样条函数、分段线性函数、支持向量机、神经网络、模糊系统等方法。这些方法具体可以分为两类:(1)假设非线性是一些已知非线性基的线性组合,如多项式、样条函数、分段线性函数以及支持向量机,但在研究多变量系统时,这种方法需要大量的参数和很高的阶;(2)基于数据的非线性模型,如神经网络、模糊系统,这类方法能够较好地逼近非线性系统,并且适用于非线性模型难于参数化的情况。
[0004]在建立Hammerstein系统各串联模块的模型后,再利用一系列的参数估计方法估计模型中的未知参数。在获得具体的模型后,利用静态非线性模块的可逆原理将Hammerstei ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种Hammerstein非线性动态系统的建模及其连续搅拌反应器浓度控制,其特征在于:包括以下步骤:步骤1:确定连续搅拌反应器系统的控制方程以及与反应物浓度有关的特征参数;步骤2:根据步骤1中的控制方程和特征参数,利用Hammerstein非线性动态系统建立连续搅拌反应器系统模型;步骤3:将流速转化为二进制信号输入F(k)步骤2的连续搅拌反应器系统模型中,实现Hammerstein非线性动态系统中各串联模块参数辨识的分离;步骤4:在步骤2和步骤3的基础上,根据连续搅拌反应器系统的二进制输入F(k)和相应的浓度输出C
B
(k),利用Lipschitz商准则确定传递函数模型的阶次,再采用标准最小二乘方法辨识Hammerstein非线性动态系统中线性动态模块的参数;步骤5:采用含有动量因子的随机梯度下降寻优算法求解Hammerstein非线性动态系统中静态非线性模块的参数;步骤6:根据步骤4和步骤5获得的Hammerstein非线性动态系统各串联模块的参数估计,建立了连续搅拌反应器系统,在此基础上利用Hammerstein非线性动态系统中的静态非线性模块的可逆原理将连续搅拌反应器系统的反应物浓度控制问题转化为线性系统控制问题,进而采用线性控制器对浓度进行控制。2.如权利要求1所述的Hammerstein非线性动态系统的建模及其连续搅拌反应器浓度控制,其特征在于:所述连续搅拌反应器系统的控制方程由非线性微分方程和线性微分方程两部分组成,其特性用下列数学表达式表示:非线性微分方程:线性微分方程:其中,C
A
表示反应器中反应物A的浓度,C
B
表示反应器中反应物B的浓度,F表示流速,k1、k2和k3为动力学参数,C
Af
表示反应物A的进料浓度,V是反应器的容积;反应物A到反应物B是一个动态反应;在上述方程中,通过简化将反应物A的浓度C
A
消掉,得到流速F与反应物B的浓度C
B
之间的关系。3.如权利要求2所述的Hammerstein非线性动态系统的建模及其连续搅拌反应器浓度控制,其特征在于:步骤2中的Hammerstein非线性动态系统包括静态非线性模块和线性动态模块,利用Hammerstein非线性动态系统的静态非线性模块拟合连续搅拌反应器系统非线性微分方程,利用Hammerstein非线性动态系统的线性动态模块逼近连续搅拌反应器系统线性微分方程。4.如权利要求3所述的Hammerstein非线性动态系统的建模及其连续搅拌反应器浓度控制,其特征在于:步骤2中在Hammerstein非线性动态系统中,利用三层BP神经网络近似Hammerstein非线性动态系统的静态非线性模块,利用传递函数模型逼近Hammerstein非线性动态系统的线性动态模块,因此,Hammerstein非线性...
【专利技术属性】
技术研发人员:李峰,郑天,王翔,陶为戈,王田虎,
申请(专利权)人:江苏理工学院,
类型:发明
国别省市:
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。