[發(fā)明專利]基于混沌引力搜索迭代的pH中和過程維納模型辨識方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911354480.0
• 申請日: 2019-12-25
• 公開（公告）號: CN111025910B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李俊紅;徐珊玲;顧菊平;華亮;楊奕;商亮亮;朱建紅;王娟;宗天成
• 申請（專利權(quán)）人: 南通大學(xué)
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

本發(fā)明提供了一種基于混沌引力搜索迭代的pH中和過程維納模型辨識方法，屬于化工系統(tǒng)辨識領(lǐng)域。解決了pH中和過程非線性動態(tài)模型問題。其技術(shù)方案為：基于混沌引力搜索迭代的pH中和過程維納模型辨識方法具體包括以下步驟：步驟1)構(gòu)建出pH中和過程的維納非線性系統(tǒng)模型，根據(jù)系統(tǒng)模型獲得pH中和過程的辨識模型；步驟2)構(gòu)建混沌引力搜索迭代算法的迭代辨識流程。本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明計算準(zhǔn)確，辨識精度高，適用于pH中和反應(yīng)維納非線性系統(tǒng)的參數(shù)辨識。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及化工系統(tǒng)辨識領(lǐng)域，尤其涉及一種基于混沌引力搜索迭代的pH中和過程維納非線性模型辨識。

背景技術(shù)

pH過程的控制是化學(xué)過程和生物技術(shù)工業(yè)中經(jīng)常遇到的問題。化工廢水處理過程中，處理廠的污水必須經(jīng)中和后才能安全排放到環(huán)境中。在制藥工業(yè)中，pH值影響藥物通過生物膜的溶解性、穩(wěn)定性和滲透性，因此嚴(yán)格控制pH是至關(guān)重要的。由于在實(shí)際生產(chǎn)過程中的廣泛應(yīng)用和重要性，pH值的自動控制一直受到控制領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員的關(guān)注。

pH中和過程在不同的工作點(diǎn)之間的增益相差非常大，在實(shí)際的過程中存在混合、測量等時滯環(huán)節(jié)，具有很強(qiáng)的非線性，很難獲得其精確的數(shù)學(xué)模型，如果辨識模型不夠準(zhǔn)確，后續(xù)的分析、預(yù)測和控制將不能成功，因此，需要根據(jù)系統(tǒng)的輸入輸出數(shù)據(jù)，設(shè)計相應(yīng)的辨識方法來建立pH中和過程非線性動態(tài)模型。近年來，很多學(xué)者提出了控制pH過程的技術(shù)，大多采用非線性和自適應(yīng)控制技術(shù)，然而，具有自適應(yīng)機(jī)制的非線性控制器不容易構(gòu)建，而且很難概括出對多個pH區(qū)域的有效控制性能，因此，需要根據(jù)系統(tǒng)的輸入輸出數(shù)據(jù)，設(shè)計相應(yīng)的辨識方法來建立pH中和過程非線性動態(tài)模型。

如何解決上述問題是本發(fā)明面臨的課題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于混沌引力搜索迭代的pH中和過程維納非線性模型辨識方法。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：基于混沌引力搜索迭代的pH中和過程維納模型辨識方法，所述基于混沌引力搜索迭代的pH中和過程維納非線性模型辨識，包括如下步驟：

步驟1)構(gòu)建出pH中和過程的維納非線性系統(tǒng)模型，根據(jù)所述系統(tǒng)模型獲得pH中和過程的辨識模型；

步驟2)構(gòu)建混沌引力搜索迭代算法的迭代辨識流程，具體流程如下：

步驟2-1)群體初始化；

步驟2-2)獲取pH中和反應(yīng)攪拌槽的輸入pH數(shù)據(jù)作為輸入數(shù)據(jù)，攪拌槽的輸出流體pH數(shù)據(jù)作為輸出數(shù)據(jù)，并進(jìn)行收集存儲；

步驟2-3)初始化每個個體的速度和位置；

步驟2-4)更新每個個體的速度；

步驟2-5)更新每個個體的位置；

步驟2-6)對于每個個體，計算自己的最佳位置作為個體最優(yōu)解；

步驟2-7)確定當(dāng)前群體的最佳個體，將最佳個體對應(yīng)的最佳位置作為參數(shù)的全局最優(yōu)解，將迭代變量k值加1；

步驟2-8)重復(fù)上述步驟2-4)至步驟2-7)直至達(dá)到最大迭代次數(shù)，完成辨識方法的設(shè)計。

作為本發(fā)明提供的一種基于混沌引力搜索迭代的pH中和過程維納非線性模型辨識方法的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述步驟1)包括如下步驟：

步驟1-1)步驟1-1)構(gòu)建一個pH中和過程的維納非線性系統(tǒng)模型為：設(shè)定模型輸入信號u(t)經(jīng)線性輸入子模塊變換后形成線性動態(tài)部分的中間變量x(t)，如式(1)；再根據(jù)式(2)將x(t)經(jīng)非線性子模塊變換形成非線性靜態(tài)的中間變量m(t)；根據(jù)式(3)將白噪聲v(t)經(jīng)噪聲子模塊變換后形成噪聲輸出部分w(t)；最后將m(t)與w(t)經(jīng)求和運(yùn)算后形成模型輸出信號y(t)；