System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 多组分稀土萃取过程分布式预测控制方法、设备及介质技术_技高网

多组分稀土萃取过程分布式预测控制方法、设备及介质技术

技术编号:45033687 阅读:2 留言:0更新日期:2025-04-18 17:14
本申请公开了一种多组分稀土萃取过程分布式预测控制方法、设备及介质,涉及稀土萃取技术领域,该方法:首先,将稀土萃取过程非线性动态模型转化为考虑上游子系统状态耦合的标称系统状态空间模型。其次,设计带输入输出约束的标称系统分布式控制器实现稳定跟踪控制。然后,考虑到模型和参数的不确定性以及外部扰动,利用扰动观测器来对每个子系统受到的集总扰动进行估计,并基于扰动估计值设计前馈扰动补偿控制器,实现对集总扰动的补偿。最后,将标称系统分布式模型预测控制器与干扰补偿控制器相结合,设计一种复合控制器,实现了多组分稀土萃取过程在模型失配和外部扰动情况下,依然能够使输出跟踪上设定值,从而实现鲁棒性和稳定性控制。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及稀土萃取,特别是涉及一种多组分稀土萃取过程分布式预测控制方法、设备及介质


技术介绍

1、稀土分离工业作为稀土产业链中游的重要一环,承担将混合稀土原料分离提纯为单一稀土元素的任务。目前的稀土控制系统仍然依赖于人工给定流量,过程控制的波动幅度较大,影响产品的质量及其稳定性。

2、当前在稀土萃取过程控制中,大都研究的是二组分稀土萃取过程控制问题,多组分稀土萃取过程控制的研究文献甚少,但是企业普遍实行多组分稀土萃取生产模式。多组分稀土萃取分离过程是由多个相互关联的子系统串联而成,具有多变量、多耦合、多约束的特点,每个子系统都由一个单独的本地控制器控制。分布式模型预测控制因其灵活、易于实现、容错能力强等优点,在工业和学术领域得到了越来越多的应用和关注。尽管分布式预测控制已经有很多理论和应用成果,但是应用在稀土萃取过程的还很少。

3、另外,由于稀土萃取分离过程复杂多变,且外部环境的干扰变化具有很强的不确定性,有必要研究存在扰动情况的多组分稀土萃取控制问题。在实际系统中一旦出现内部不确定性扰动和外部扰动,控制系统很难保证组分含量跟踪目标设定值。因此,在实际多组分稀土萃取分离过程中,在存在扰动情况下如何确保各个子系统组分含量能够跟踪目标设定值,仍然是一个富有挑战性的课题。


技术实现思路

1、本申请的目的是提供一种多组分稀土萃取过程分布式预测控制方法、设备及介质,能够在不确定环境因素下实现多组分稀土萃取过程组分含量设定值的跟踪,同时也保证了系统的稳定运行。

2、为实现上述目的,本申请提供了如下方案:

3、第一方面,本申请提供了一种多组分稀土萃取过程分布式预测控制方法,包括:

4、根据稀土萃取过程机理,构建多组分稀土串级萃取过程中各子工艺的非线性动态模型;

5、根据集总扰动和所述非线性动态模型构建每一子工艺的状态空间模型,其中,每一所述子工艺的状态空间模型包含上游子工艺状态耦合项,所述上游子工艺状态耦合项是指每一子工艺的状态与上游子工艺的状态之间的耦合关系,所述集总扰动包括每一所述非线性动态模型中的不确定项和外部扰动项;

6、根据所述状态空间模型,构建每一子工艺的离散标称系统模型;

7、针对每一子工艺,建立包括输入输出约束的目标函数,并根据所述目标函数和对应的离散标称系统模型设计每一标称系统的分布式预测控制器;

8、对每个子工艺设计扰动观测器,并利用每一所述扰动观测器对相应离散标称系统模型的集总扰动进行估计,得到扰动估计值,其中,所述扰动观测器包含上游子工艺状态耦合项;

9、根据所述扰动估计值确定补偿控制量,并根据所述补偿控制量设计前馈补偿控制器;

10、根据所述分布式预测控制器与对应的前馈补偿控制器,设计每一子工艺的复合控制器,所述复合控制器用于控制对应子工艺的输出收敛至目标值。

11、第二方面,本申请提供了一种计算机设备,包括:存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序以实现上述第一方面所述的多组分稀土萃取过程分布式预测控制方法。

12、第三方面,本申请提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面所述的多组分稀土萃取过程分布式预测控制方法。

13、根据本申请提供的具体实施例,本申请具有了以下技术效果:

14、本申请提供了一种多组分稀土萃取过程分布式预测控制方法、设备及介质,该方法包括构建每一子工艺的离散标称系统模型,并结合目标函数设计每一子工艺标称系统的分布式预测控制器;根据每个子工艺设计的扰动观测器估计集总扰动,根据扰动估计值设计前馈补偿控制器,结合分布式预测控制器设计每一子工艺的复合控制器,能够在不确定环境因素下实现多组分稀土萃取过程组分含量设定值的跟踪,同时也保证了系统的稳定运行。

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【技术保护点】

1.一种多组分稀土萃取过程分布式预测控制方法,其特征在于,所述多组分稀土萃取过程分布式预测控制方法包括:

2.根据权利要求1所述的多组分稀土萃取过程分布式预测控制方法,其特征在于,所述扰动观测器的表达式为:

3.根据权利要求1所述的多组分稀土萃取过程分布式预测控制方法,其特征在于,所述复合控制器的表达式为:

4.根据权利要求1所述的多组分稀土萃取过程分布式预测控制方法,其特征在于,所述目标函数的表达式为:

5.根据权利要求1所述的多组分稀土萃取过程分布式预测控制方法,其特征在于,所述分布式预测控制器的表达式为:

6.根据权利要求1所述的多组分稀土萃取过程分布式预测控制方法,其特征在于,所述非线性动态模型的表达式为:

7.根据权利要求1所述的多组分稀土萃取过程分布式预测控制方法,其特征在于,状态空间模型的表达式为:

8.根据权利要求1所述的多组分稀土萃取过程分布式预测控制方法,其特征在于,离散标称系统模型的表达式为:

9.一种计算机设备,包括:存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序以实现权利要求1-8中任一项所述的多组分稀土萃取过程分布式预测控制方法。

10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-8中任一项所述的多组分稀土萃取过程分布式预测控制方法。

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【技术特征摘要】

1.一种多组分稀土萃取过程分布式预测控制方法,其特征在于,所述多组分稀土萃取过程分布式预测控制方法包括:

2.根据权利要求1所述的多组分稀土萃取过程分布式预测控制方法,其特征在于,所述扰动观测器的表达式为:

3.根据权利要求1所述的多组分稀土萃取过程分布式预测控制方法,其特征在于,所述复合控制器的表达式为:

4.根据权利要求1所述的多组分稀土萃取过程分布式预测控制方法,其特征在于,所述目标函数的表达式为:

5.根据权利要求1所述的多组分稀土萃取过程分布式预测控制方法,其特征在于,所述分布式预测控制器的表达式为:

6.根据权利要求1所述的多组分稀土萃取过程分布式预测控制方法,其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员:张志勇朱建勇杨辉聂飞平
申请(专利权)人:华东交通大学
类型:发明
国别省市:

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