[發明專利]一種PVC聚合釜溫度多模型離散二階滑膜控制方法

在審

• 申請號: 201510737951.1
• 申請日: 2015-11-04
• 公開（公告）號: CN105260564A
• 公開（公告）日: 2016-01-20
• 發明（設計）人: 高淑芝;吳曉峰;蔡慶春;張萌;崔權;于利民
• 申請（專利權）人: 沈陽化工大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 沈陽技聯專利代理有限公司 21205
• 代理人: 張志剛

技術領域

本發明涉及一種PVC聚合釜溫度控制方法，特別是涉及一種PVC聚合釜溫度多模型離散二階滑膜控制方法。

背景技術

五大熱塑性合成樹脂之一的聚氯乙烯是最早實現工業化的品種之一。較好的機械性能、耐化學腐蝕性和難燃性都是它所具有的特點，通常將它大量用于硬制品，如制造板材、閥門、管道和門窗等，也用于軟制品，如生產人造革、薄膜、電線電纜等。聚氯乙烯樹脂等合成樹脂聚合物的聚合反應主要是在間歇式反應釜中進行，并且在聚合反應中反應釜的溫度是最重要的參數，溫度控制對于保證間歇式反應的產品質量和安全生產起著至關重要的作用。

發明內容

本發明的目的在于提出一種PVC聚合釜溫度多模型離散二階滑膜控制方法，該方法采用多模型的離散二階滑模算法，并且與智能控制算法相結合，將兩者的優點緊密的結合起來控制釜溫，使系統具有變結構控制所具有的算法簡單、響應速度快、對外界噪聲干擾和參數攝動具有魯棒性，以及智能控制算法的靈活而適應性強的優點。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種PVC聚合釜溫度多模型離散二階滑膜控制方法，為一種基于多模型的離散二階滑模算法與智能控制算法相結合的方法，所述方法包括以下步驟：

步驟一：跟據聚合過程聚合釜溫度控制原理，得到聚合溫度的二階離散方程組。

步驟二：確定各個局部模型下的滑模面方程。

步驟三：利用多模型方法算出各個局部模型的有效度。

步驟四：結合步驟二、步驟三得出多模型二階滑模面方程。

步驟五：在加入階躍信號，脈沖信號以及隨機信號情況下進行仿真，并與傳統PID算法進行對比，得到最優的控制模型。

本發明的優點與效果：

1.對聚氯乙烯聚合過程聚合釜溫度的控制相對傳統PID方法提高了響應速度。

2.結合了分段仿射模型的在不同轉換率分別考慮對溫度控制的，從而提高了控制精度。

3.由于滑模控制不依賴系統的參數，使得魯棒性大大提高。

具體實施方式

一、首先跟據聚合過程的聚合釜溫度控制原理，得到聚合溫度的二階離散方程組。

我們假設一個狀態變量是S(k+1)和S(k)的系統，推導出二階滑模控制器，定義σ(k)是新的滑動函數如下：

(1)

(2)

注意為了確定σ(k)收斂，β是在區間[0,1]之間的數。通過一階離散滑模控制的規則(DSMC)，推導出系統控制的滑模函數：

(3)

由：

(4)

得：

(5)

通過添加不連續項保證魯棒性(新的滑模函數的符號是σ(k))。類似連續時間情況，應用系統通過一階變換估計積分的不連續項。

(6)

瞬時控制就是：

(7)

二、利用多模型方法算出各個局部模型的有效度。

取代開發一個系統全局模型，通過等效控制計算，多模型方法建議使用局部模型表示過程運動。有兩個問題必須要解決：局部模型的建立和在正確的時間選擇正確的模型；如果最終模型通過融合技術建立，我們必須計算局部模型的有效性。

確定有效性估計保守用殘缺法：

(8)

(9)

y(k)是系統的輸出，yi(k)是第i個局部模型的輸出，md是局部模型的數量。

為了減少由于不適當模型帶來的抖震現象，我們加強有效性如下：

(10)

g是一個正系數，規范化加強有效性通過：

(11)

三、待確定完各個局部模型下的滑模面方程以及采用多模型方法算出各個局部模型的有效度后，得出多模型二階滑模面方程：

(12)

四、通過在加入階躍信號，脈沖信號以及隨機信號情況下與傳統PID算法進行比較，二階離散滑模控制算法要優于傳統PID算法，而多模型二階離散滑模算法控制效果要優于二階離散滑模控制算法。