[發明專利]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

• 申請號: 201810984099.1
• 申請日: 2018-08-22
• 公開（公告）號: CN109031955A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 金龍;段文輝;劉梅;張繼良
• 申請（專利權）人: 蘭州大學
• 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

本發明提出了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)、獲取攪拌罐參數，包括輸入攪拌罐的兩種液體濃度和期望輸出溶液濃度C_bd；攪拌罐內液位下降的期望軌跡h_d(t)；2)、定義殘差函數并結合攪拌罐的系統方程推導出控制器方程組；3)、根據控制器方程組設置輸入攪拌罐的兩種液體的流速w₁(t)和w₂(t)，使得：(1)具有抗擾動特性，攪拌罐的系統能有效消除局部干擾。即使存在局部擾動，本方法也能確保攪拌罐持續性地輸出目標濃度的溶液。(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，使攪拌罐的兩種輸入液體流速的最大值保持在一定范圍之內。

技術領域

本發明涉及工業控制領域，具體涉及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控制方法。

背景技術

攪拌罐的溶液排空問題當前已成為我國工業領域中一個非常重要的問題， 而現有的技術更多地關注如何排空罐內的沉淀物，僅將其作為液體廢料排出，這 樣會造成非常嚴重的工業資源浪費和自然環境污染。除此之外，攪拌罐的實際作 業環境是復雜多變的。例如，攪拌罐處于實時移動狀態，或受到外界溫度變化的 干擾等。這些復雜的實際情況對攪拌罐系統的穩定性和精確性提出了更高的要 求。現有的相關發明專利《基于張動力學的攪拌罐排空及漿液輸出溶液濃度保持 的方法》(申請號：201510316006.4)所提出的發明方法能夠使得：1)攪拌罐輸 出漿液濃度C_b(t)快速保持到當前及期望攪拌罐輸出漿液濃度C_bd；2)攪拌罐內 液位下降的高度h(t)快速收斂到攪拌罐內液位下降的期望軌跡h_d(t)，以達到排 空攪拌罐的目的。但實際上攪拌罐在現場作業時常常會受到擾動的干擾，之前的發明方法很難消除這種擾動，這樣很有可能會導致實際輸出的溶液濃度和目標 濃度之間偏差過大，最終無法滿足實際需要。針對上述缺陷，提出一種抗擾動且 具飽和特性的攪拌罐排空及輸出溶液濃度保持的方法。本發明方法能效消除攪 拌罐系統存在的干擾，以確保攪拌罐持續性地輸出目標濃度的溶液。此外，本方 法還具有飽和特性，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。這些新的優勢對于改善攪拌罐在現場作業時的綜合 狀況具有非常重要的意義。

發明內容

本發明為了彌補現有技術的不足，提出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，本發明方法能讓攪拌罐的系統有效消除局部 干擾，以確保攪拌罐持續性地輸出目標濃度的溶液。此外，本方法還具有飽和特 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。與此同時，本方法還保持之前發明專利的優勢，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；攪拌罐內液位下降的高度h(t) 快速收斂到攪拌罐內液位下降的期望軌跡h_d(t)，以達到排空攪拌罐的目的。

為實現上述技術目標，本發明的技術方案為：

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)獲取攪拌罐的參數，參數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)、攪拌罐內液位下降的期望軌跡 h_d(t)，其中

攪拌罐的系統方程如(1)、(2)式：