[發明專利]一種基于無模型自適應的PVC聚合過程優化控制方法

在審

• 申請號: 201610050334.9
• 申請日: 2016-01-26
• 公開（公告）號: CN105676632A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發明（設計）人: 高淑芝;吳曉峰;薛之化;朗丹;張國光;蔡慶春
• 申請（專利權）人: 沈陽化工大學
• 主分類號: G05B13/00
• 分類號: G05B13/00
• 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

本發明涉及一種聚合過程優化控制方法，特別是涉及一種無模型自適應控制的 PVC聚合過程的優化控制方法。

背景技術

聚氯乙烯(PolyvinylChloride，PVC)是五大熱塑性合成樹脂之一，被廣泛應用于 工業、農業、建筑以及公用事業等各個領域。PVC樹脂作為一種化工產品，生產過程中故障產 生機理復雜，生產過程中具有大慣性、大滯后以及非線性等典型特點，是一類復雜的工業過 程，迫切需要提高系統生產的可靠性和安全性，以避免系統產生故障，導致經濟損失甚至是 大型的事故。

發明內容

本發明的目的在于提供一種針對聚合釜聚合過程的優化控制方法，該方法采用粒 子群優化的無模型自適應控制算法對控制器關鍵參數進行優化，來實現聚合過程的優化控 制，保證了系統可以在較短時間內達到設定溫度值，系統魯棒性較強，獲得更好的跟蹤效果 和控制性能指標。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種基于無模型自適應的PVC聚合過程優化控制方法，為一種無模型自適應控制的PVC 聚合過程的優化控制方法。所述方法包括以下步驟：

步驟一：通過控制律算法設計和偽偏導數的估計算法，設計出無模型自適應控制器；

步驟二：根據標準粒子群算法，對無模型自適應控制器進行PSO優化；

步驟三：對聚合釜過程的聚合溫度進行建模，并用最小二乘法進行辨識，得到模型參 數。

步驟四：將PSO優化的無模型自適應優化控制算法應用到聚氯乙烯聚合過程中，使 其相同條件下可以獲得更好的跟蹤效果。

所述的一種基于無模型自適應的PVC聚合過程優化控制方法，所述步驟一設計無 模型自適應控制器：

依據得到的控制律算法和參數估計算法，得到MFAC算法：

(8)

(9)

(10)

式中，，是權重因子，是一個充分小的正數，是的初值。

所述的一種基于無模型自適應的PVC聚合過程優化控制方法，所述步驟二對無模 型自適應控制器進行PSO優化；選擇適應度函數表達式為：

(11)

所述的一種基于無模型自適應的PVC聚合過程優化控制方法，所述步驟三得到模型參 數：

(19)

本發明的優點與效果是：

1.本發明針對一般離散時間非線性系統，設計無模型自適應控制器算法。

2.采用標準PSO算法對無模型自適應控制器的關鍵參數進行優化，保證了系統可 以在較短時間內達到設定溫度值。

3.采用無模型自適應優化控制器對最小二乘法辨識獲得的聚合溫度系統進行控 制保證系統出現較小偏差，系統魯棒性較強，獲得更好的跟蹤效果和控制性能指標。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明進行詳細說明。

一、根據SISO離散時間非線性系統的線性化表示，進行控制律算法設計和偽偏導 數的估計算法。

一般的非線性離散時間系統可以表示為：

(1)

式中，,；為任意非線性函數；，分別表示系統的輸出與輸入；，分別表示系統未知階數。

對于非線性系統(1)，給出如下假設：

假設1：系統(1)式是輸入輸出可觀可控的。即對某一系統有界的期望輸出信號，存在一個有界的可行控制輸入信號，使系統在此控制輸入信號的驅動下，其輸出等于系統的期望輸出。

假設2：關于系統當前的控制輸入信號的偏導數是連續的。

假設3：系統(1)式滿足廣義Lipschitz定理，即滿足對任意的和，。

其中是常數。

對非線性系統(1)式，若滿足假設條件1、2、3，那么當，即時，一定存在一個偽偏導數(pseudo-partial-derivative，PPD)向量，滿足，使得非線性系統(1)的動態模型可以線性化表示為

(2)

考慮如下控制輸入準則函數：

(3)

式中，是系統期望的跟蹤信號，是一個正的權重系數。

將(2)式代入上述準則函數(3)中，對求導，從而得到基本控制律算法：

(4)

式中，是步長序列，取值范圍。

用在線估計值來替代，進而得到控制律算法表達式：

(5)