[發明專利]雙連續攪拌釜反應器的自適應模糊分散控制方法、系統、存儲介質及設備

在審

• 申請號: 202210060561.5
• 申請日: 2022-01-19
• 公開（公告）號: CN114415513A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 馮志光;李睿兵;張勛
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張換男

雙連續攪拌釜反應器的自適應模糊分散控制方法、系統、存儲介質及設備，它屬于雙連續攪拌釜反應器系統控制技術領域。本發明解決了傳統約束控制算法中參數難獲取、跟蹤控制精度低的問題。本發明引入了一種新的非線性狀態依賴函數來防止狀態約束被破壞，完全移除了虛擬控制器的可行性條件。基于非線性狀態依賴函數對原始系統轉換后，不再需要對系統中未知控制增益進行保守性假設，在實際工業應用中，該控制策略更實用。本發明方法不僅為系統施加了狀態約束域，而且移除了虛擬控制器的可行性條件，大大的降低了控制器參數獲取的難度，提高了跟蹤控制精度。本發明方法可以應用于雙連續攪拌釜反應器系統的控制。

技術領域

本發明屬于雙連續攪拌釜反應器系統控制技術領域，具體涉及狀態約束下的雙連續攪拌釜反應器的自適應模糊分散控制方法。

背景技術

在實際系統中，狀態約束問題的例子比比皆是。比如在化工過程中，操作人員要根據實驗環境實時對化學反應器做出適當調整，若操作不當，輕則造成儀器損壞，重則造成人員傷亡。因此在工業生產中，安全問題一直是專家關注的熱點。其中雙連續攪拌釜反應器系統作為一類多輸入多輸出系統一直受到高度重視。到目前為止，對于此類系統的研究已經取得了巨大進展，并提出了各種有效的控制策略。然而，在上述結果中，大多只能保證該系統的狀態有界(界大小未知)穩定。這就意味著未對系統狀態施加任何約束而存在著安全隱患。因此，如何設計一種控制算法來解決狀態約束下的雙連續攪拌釜反應器系統的輸出跟蹤問題是一個重要的研究課題。

傳統的約束控制算法都是基于Log型-Barrier Lyapunov Function或Tan型-Barrier Lyapunov Function設計的，其特點是將系統的狀態約束問題間接轉化為系統的跟蹤誤差約束問題，而非直接對系統狀態施加約束。這就導致了滿足狀態約束的前提是虛擬控制器必須滿足“可行性條件”。目前多采用離線優化計算的方法獲取滿足此條件的設計參數，這就需要外借助于Matlab軟件進行離線計算，此過程繁瑣困難，甚至當狀態約束域更小時，在實際應用中此類參數不存在。綜上所述，由于傳統約束控制算法的約束控制中參數難以獲取，導致傳統約束控制算法的跟蹤控制精度仍然較低。

發明內容

本發明的目的是為解決傳統約束控制算法中參數難獲取、跟蹤控制精度低的問題，而提出的雙連續攪拌釜反應器的自適應模糊分散控制方法。

本發明為解決上述技術問題所采取的技術方案是：

雙連續攪拌釜反應器的自適應模糊分散控制方法，所述方法具體包括以下步驟：

步驟一、建立雙連續攪拌釜反應器系統的動力學方程；

步驟二、對雙連續攪拌釜反應器系統的動力學方程進行轉換，得到新的仿射系統；

步驟三、基于新的仿射系統和自定義系統誤差，構造出虛擬控制器；

步驟四、基于虛擬控制器的輸出及動態自適應雙連續攪拌釜反應器系統的自適應控制律，得到控制信號。

雙連續攪拌釜反應器的自適應模糊分散控制系統，所述系統包括模型構建模塊、虛擬控制器構建模塊、控制信號計算模塊和自適應跟蹤模塊，其中：

所述模型構建模塊用于構建動態自適應雙連續攪拌釜反應器系統模型；

所述虛擬控制器構建模塊用于基于自定義系統誤差，得到虛擬控制信號，構造出虛擬控制器；

所述控制信號計算模塊用于基于虛擬控制器的輸出及動態自適應雙連續攪拌釜反應器系統模型的自適應控制率，得到控制信號；

所述自適應跟蹤模塊用于跟蹤控制器根據控制信號對動態自適應雙連續攪拌釜反應器系統模型進行控制，以實現自適應跟蹤預設軌跡。

一種存儲介質，所述存儲介質中存儲有至少一條指令，所述至少一條指令由處理器加載并執行以狀態約束下的雙連續攪拌釜反應器系統的自適應模糊分散控制方法。