2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、連續(xù)攪拌反應(yīng)釜(CSTR)作為化工過程中典型的聚合反應(yīng)設(shè)備,實(shí)際運(yùn)行中往往表現(xiàn)出強(qiáng)非線性、強(qiáng)耦合性、不確定性以及動(dòng)力學(xué)機(jī)理復(fù)雜等特征,難以建立準(zhǔn)確的機(jī)理模型,因而給化工產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量的控制帶來了極大困難,一直是過程控制領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。近年來,國內(nèi)外學(xué)者在基于最小二乘支持向量機(jī)(LS-SVM)的非線性預(yù)測控制、多變量約束非線性預(yù)測控制、基于Hammerstein模型、Wiener模型、T-S模糊模型的非線性預(yù)測控制等進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,并

2、應(yīng)用到CSTR、pH濃度中和等過程中取得較多的研究成果。
  本文以CSTR這一典型的聚合反應(yīng)設(shè)備生產(chǎn)過程控制為背景,針對(duì)CSTR生產(chǎn)過程中的反應(yīng)物濃度和冷卻劑流量、pH濃度變化、釜內(nèi)溫度受到反應(yīng)產(chǎn)熱影響以及反應(yīng)物料濃度、出料溫度等關(guān)鍵控制參數(shù)所表現(xiàn)的強(qiáng)非線性、強(qiáng)耦合性、不確定性以及難以建模等問題,開展了模型辨識(shí)與非線性預(yù)測控制器設(shè)計(jì)等方面的研究,主要工作歸納如下:
  1.針對(duì)一類CSTR過程中反應(yīng)物濃度和冷卻劑流量所表現(xiàn)

3、的強(qiáng)非線性和時(shí)變性難以建立準(zhǔn)確機(jī)理模型的問題,提出了采用由輸入非線性模塊、ARX線性模塊和輸出非線性模塊構(gòu)成的Hammerstein-Wiener模型、并用帶有高斯徑向基函數(shù)的最小二乘支持向量機(jī)分別對(duì)這兩個(gè)非線性模塊建模的方法。在辨識(shí)模型基礎(chǔ)上,結(jié)合預(yù)測控制原理,在保證這兩個(gè)非線性模塊的性能指標(biāo)函數(shù)每個(gè)控制周期內(nèi)最小的前提下,利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練預(yù)測輸入序列,并采用擬牛頓算法求解非線性預(yù)測控制律,分別得出了兩個(gè)非線性模塊在每個(gè)控制周期的非線

4、性廣義預(yù)測控制最優(yōu)解;最后,利用CSTR過程的激勵(lì)輸入得到的隨機(jī)幅值序列,對(duì)反應(yīng)物濃度和冷卻劑流量進(jìn)行控制過程仿真,驗(yàn)證了該控制器的良好抗干擾能力和穩(wěn)定性。
  2.針對(duì)一類CSTR過程中pH濃度變化所表現(xiàn)的輸入、輸出強(qiáng)耦合特性問題,提出了一種基于區(qū)間控制多變量約束迭代預(yù)測控制算法。通過在每一采樣時(shí)刻將非線性模型轉(zhuǎn)換成全局線性模型,用預(yù)測輸出區(qū)間軌跡的上、下限對(duì)實(shí)際系統(tǒng)輸出進(jìn)行約束,結(jié)合預(yù)測控制原理,通過修正目標(biāo)函數(shù)中預(yù)報(bào)跟蹤誤差

5、的約束項(xiàng),得到最小跟蹤誤差預(yù)報(bào)。利用所提方法對(duì)CSTR過程的pH濃度變化進(jìn)行控制過程仿真,結(jié)果表明該控制器具有良好的跟蹤特性和魯棒性。
  3.針對(duì)一類CSTR過程中反應(yīng)釜內(nèi)溫度受到反應(yīng)產(chǎn)熱影響所具有的狀態(tài)、中間變量約束以及干擾等不確定性問題,提出了采用約束Hammerstein模型和狀態(tài)觀測器對(duì)非線性系統(tǒng)的狀態(tài)、中間變量約束進(jìn)行預(yù)測、Wiener模型和卡爾曼濾波器對(duì)系統(tǒng)干擾進(jìn)行估計(jì)的非線性約束魯棒預(yù)測控制算法,并利用所提方法對(duì)C

6、STR過程的釜內(nèi)溫度受到反應(yīng)產(chǎn)熱影響的非線性不確定性跟蹤控制過程進(jìn)行仿真,驗(yàn)證了控制器的穩(wěn)定性和魯棒性。
  4.針對(duì)一類CSTR過程中反應(yīng)物料濃度、出料溫度的控制所存在的多變量參數(shù)不確定性問題,提出了一種非線性自適應(yīng)魯棒預(yù)測控制器。該控制器利用干擾觀測器估計(jì)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差,抑制外界擾動(dòng)的影響;用自適應(yīng)預(yù)測控制器來提高閉環(huán)非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性,實(shí)現(xiàn)目標(biāo)軌跡的魯棒跟蹤。將所提方法分別在有/無非線性干擾觀測器條件下,對(duì)CSTR過程中反應(yīng)物

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