[發(fā)明專利]一種抗擾動且具飽和特性的攪拌罐排空及輸出溶液濃度保持的方法

在審

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• 申請日: 2018-08-22
• 公開（公告）號: CN109031955A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 金龍;段文輝;劉梅;張繼良
• 申請（專利權(quán)）人: 蘭州大學(xué)
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04;G05D27/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種抗擾動且具飽和特性的攪拌罐排空及輸出溶液濃度保持的方法，包括如下步驟：

1)獲取所需攪拌罐的參數(shù)，參數(shù)包括輸入攪拌罐的兩種液體的濃度和期望攪拌罐輸出溶液濃度C_bd，C_bd＝C_b(0)、攪拌罐內(nèi)液位下降的期望軌跡h_d(t)，其中

攪拌罐的系統(tǒng)方程如下：

其中k₁和k₂為影響系統(tǒng)動態(tài)過程的流出速率常數(shù)，h(t)為攪拌罐內(nèi)液位下降的高度，t為時間，w₁(t)、w₂(t)為輸入攪拌罐的兩種液體的流速，C_b(t)為攪拌罐輸出溶液的濃度，C_b(0)為初始時刻攪拌罐輸出溶液的濃度；

2)定義殘差函數(shù)及殘差函數(shù)隨時間的導(dǎo)函數(shù)，如下：

e(t)＝y(tǒng)(t)-y_d(t)，其中y(t)＝[h(t)；C_b(t)]，y_d(t)＝[h_d(t)；C_bd(t)]；

將上述兩式進(jìn)行整理得到：

3)根據(jù)定義的殘差函數(shù)并結(jié)合攪拌罐的系統(tǒng)方程推導(dǎo)出控制器組方程，如(3)、(4)式：

4)根據(jù)控制器方程組(3)、(4)設(shè)置排空攪拌罐中兩種液體的流速w₁(t)和w₂(t)，使得：1)具有抗擾動特性，攪拌罐的系統(tǒng)能夠有效消除局部干擾，即使存在局部擾動，本方法也能確保攪拌罐持續(xù)性地輸出目標(biāo)濃度的溶液；2)具有飽和特性，能夠有效約束攪拌罐的兩種輸入液體的流速，使得流速的最大值保持在一定范圍之內(nèi)；3)攪拌罐輸出溶液濃度C_b(t)快速保持到期望攪拌罐輸出溶液濃度C_bd；4)攪拌罐內(nèi)液位下降的高度h(t)快速收斂到攪拌罐內(nèi)液位下降的期望軌跡h_d(t)，以達(dá)到排空攪拌罐的目的。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗擾動且具飽和特性的攪拌罐排空及輸出溶液濃度保持的方法，其特征在于，所述步驟2)的殘差函數(shù)和殘差函數(shù)隨時間的導(dǎo)函數(shù)，如下：

e(t)＝y(tǒng)(t)-y_d(t)，其中y(t)＝[h(t)；C_b(t)]，y_d(t)＝[h_d(t)；C_bd(t)]，

整理上述兩式得到：

具體而言，攪拌罐內(nèi)液位殘差隨時間的導(dǎo)函數(shù)表達(dá)式如下：

輸出溶液濃度殘差隨時間的導(dǎo)函數(shù)表達(dá)式如下：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種抗擾動且具飽和特性的攪拌罐排空及輸出溶液濃度保持的方法，其優(yōu)勢在于，具有抗擾動特性，攪拌罐的系統(tǒng)能夠有效消除局部干擾，即使存在局部擾動，本方法也能確保攪拌罐持續(xù)性地輸出目標(biāo)濃度的溶液；具有飽和特性，攪拌罐的系統(tǒng)能夠有效約束攪拌罐的兩種輸入液體的流速，使得流速的最大值保持在一定范圍之內(nèi)；同時還保留之前已授權(quán)發(fā)明專利的優(yōu)勢，攪拌罐輸出溶液濃度C_b(t)快速保持到期望攪拌罐輸出溶液濃度C_bd；攪拌罐內(nèi)液位下降的高度h(t)快速收斂到攪拌罐內(nèi)液位下降的期望軌跡h_d(t)，以達(dá)到排空攪拌罐的目的。