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《基于改进de-nmpc的酸碱中和反应ph值控制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第36卷第1期自动化学报Vol.36,No.12010年1月ACTAAUTOMATICASINICAJanuary,2010强的稳健性.DE算法处理约束优化的主要进展可以分为三类:罚函基于改进DE-NMPC的数法,设定特定的进化操作或约束修正因子,混合方法.实际的工业控制一般都存在约束条件,包括各个控制量的边界约酸碱中和反应pH值控制束,各控制量之间线性、非线性约束等.近年来,DE算法在多目标、约束、离散和噪声等复杂环境下的优化也得到了一111朱腾王京春熊智华[8]些发展.Mezura-Montes等提出了三种选择标准来对解进[9]行选择,从而指导搜索趋向于可行域;S
2、torn提出了一种自摘要将一种改进的基于差分进化算法的非线性预测控制应用到酸适应机制来松弛问题约束,使得所有初始解均可行,同时伪碱中和反应pH值控制系统.算法充分利用滴定曲线模型,指导优化过程搜索的初始化空间.同时,在变异和选择等操作中改进了差分进化算法,可行域随着进化逐渐收敛到真实可行域,并使用衰老因子来[10]解决了一类有边界约束的非线性优化问题.在发酵罐实验装置中进行了控制每个解在种群中的存活时间;Sarimveis等提出一种测试实验,取得了较好的效果.排列DE算法,采用增广拉格朗日方法来处理约束,罚因子关键词差分进化,非线性预测控制,酸碱中和反应,滴定曲线,发
3、酵罐和拉格朗日乘子随着算法的进程进行调节,个体的交叉变异[11]DOI10.3724/SP.J.1004.2010.00159程度取决于个体的适应值.Lee等提出了一种基于改进DE的动态优化方法来确定连续聚合反应过程的最优控制变DE-basedNonlinearModelPredictive量轨迹.DE算法还在化工[12]、电力系统[13]的优化中得到ControlofapHNeutralizationProcess了应用.本文针对以SY3010E发酵罐为实验平台的酸碱中和反ZHUTeng1WANGJing-Chun1XIONGZhi-Hua1应控制系统,将改进的DE
4、算法用于求解pH值非线性预测AbstractDi®erentialevolution(DE)-basednonlinearmodel控制.在实验中,还根据滴定曲线反映的静态增益变化情况,predictivecontrol(NMPC)isappliedtoapHneutralizationsys-指导优化过程搜索的初始化空间,大大缩短了优化求解时间.tem.Thealgorithmfullymakesuseofthetitrationcurvemodeltoobtaintheappropriateinitialvaluesofnonlinearoptimiza-1酸碱中
5、和反应pH值的非线性预测控制tionproblem.Meanwhile,amodi¯edDEalgorithmisproposedtosolveaboundaryconstrainedoptimizationprobleminthe1.1酸碱中和反应过程NMPC.Theproposedmethodisvalidatedinarealfermenta-酸碱中和反应时,在pH值的不同变化区间,过程的静tionreactor,andthetestingresultsshowitse®ectiveness.态增益变化明显,表现出强非线性特征,为此经常被用来研KeywordsD
6、i®erentialevolution(DE),nonlinearmodelpre-[3;14]究非线性系统的控制问题.本文对以SY3010E发酵罐dictivecontrol(NMPC),pHneutralization,titrationcurve,fer-为实验平台的强酸(HNO3)强碱(NaOH)中和反应进行pHmentationreactor值的控制.该发酵罐是10立升带搅拌的釜式反应罐,包括酸路、碱路、消泡和补料四路输入,各路输入均由蠕动泵挤压线性预测控制理论已经成功应用在石油、化工等很多行[1]软管将软管中的溶液加到罐体.其中酸路和碱路的调节是由业中.但
7、是由于其使用线性模型,当被控对象存在强非线同一个执行机构采用分程控制方式来实现.实验中消泡回路性特征或者工作点频繁变动时,线性预测控制难以满足控制以恒定的流速向罐体加入HNO3,碱路向罐体中加入NaOH.要求.对于复杂的非线性对象,可以采用局部线性化模型或通过调节碱路的控制量来控制罐体溶液的pH值,溶液的pH者基于非线性模型的非线性预测控制方法(Nonlinearmodel[2]值用pH电极实时测量得到.在试剂加入罐内的同时,罐内predictivecontrol,NMPC).线性化方法用一组线性模型[3]搅拌机构不断转动,近似认为整个过程中离子完全
