连续搅拌反应釜系统的非线性鲁棒控制

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1、第59卷第2期化工学报Vol159No122008年2月JournalofChemicalIndustryandEngineering(China)February2008研究论文连续搅拌反应釜系统的非线性鲁棒控制1112刘松,李东海,薛亚丽,陈金莉(1清华大学热能工程系热科学与动力工程教育部重点实验室,北京100084;2北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院,北京100083)摘要:基于非线性鲁棒控制理论,针对一类单输入单输出连续搅拌反应釜(CSTR)模型设计了具有高增益观测器的非线性鲁棒控制器(ONRC),并提出了一种简单的控制器参数整定方法。与非线性鲁棒控制

2、器(NRC)和滑模控制方法(SMC)的仿真结果比较表明,ONRC对系统不确定性和干扰具有更好的抑制作用,通过Monte2Carlo试验检验显示,ONRC在模型参数摄动时具有更好的性能鲁棒性。关键词:非线性;鲁棒控制;连续搅拌反应釜;高增益观测器中图分类号:TP273文献标识码:A文章编号:0438-1157(2008)02-0398-07Nonlinearrobustcontrolforcontinuousstirredtankreactorsystem1112LIUSong,LIDonghai,XUEYali,CHENJinli(1KeyLaboratoryforT

3、hermalScienceandPowerEngineeringofMinistryofEducation,DepartmentofThermalEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China;2SchoolofAutomationScienceandElectricalEngineering,BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Beijing100083,China)Abstract:Thisarticleconsidersthedesignofnonlin

4、earrobustcontrollerwithhighgainobserver(ONRC)forsingle2input/single2outputsystemofcontinuousstirred2tankreactor(CSTR)basedonanonlinearrobusttheory1Tofacilitateitsimplementation,asimpleparametertuningmethodwassuggested1ThroughcomparisonofsimulationswithNRCandslidingmodelcontroller(SMC),i

5、twasfoundthattheproposedschemesONRCappearedtorestrainthesystemuncertaintiesanddisturbancesbetter1Monte2CarloexperimentsalsosuggestedthebetterrobustnessofONRC.Keywords:nonlinear;robustcontrol;CSTR;HGO在实际过程中,CSTR经常受到外部和内部因引言素的影响,如反应物浓度变化、副反应、温度和汽连续搅拌反应釜(CSTR)是化工、制药等工液相位不均、外扰等,并且CSTR系统本身具有

6、[223]业生产过程中必不可少的生产工具,其操作状况的强非线性,因此,这是一个非线性系统的鲁棒好坏直接影响生产质量和效率。反应釜控制的任务控制问题。近年来,国内外学者将众多控制方法引就是在保证系统稳定的条件下,通过优化操作条件入到CSTR系统中,例如以预测模型、滚动优化[1][425]和方式,改善产品质量,提高产品数量。和反馈校正为主要部分的预测控制,张智焕等2007-02-06收到初稿,2007-06-11收到修改稿。Receiveddate:2007-02-06.联系人及第一作者:刘松(1983—),男,硕士研究生。Correspondingauthor:LIUS

7、ong.E-mail:s2liu05@基金项目:国家自然科学基金项目(50376029)。mails1tsinghua1edu1cnFoundationitem:supportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(50376029).©1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net第2期刘松等:连续搅拌反应釜系统的非线性鲁棒控制·399·通过对非线性动态过程的