一种具有控制器输入饱和的非线性化学反应循环不确定时滞系统的控制方法
【专利摘要】一种具有控制器输入饱和的非线性化学反应循环不确定时滞系统的控制方法，涉及一种具有控制器输入饱和的非线性化学反应循环不确定时滞系统的控制方法。解决现有技术在控制非线性化学反应循环不确定时滞系统时系统不稳定的问题。本发明中的控制方法是按照建立化学反应循环不确定时滞悬架系统的模型、设计基于指令滤波器的自适应反步递推控制器、调节控制器的设计控制参数三个步骤进行。本发明用于非线性化学反应循环不确定时滞系统的控制。
【专利说明】一种具有控制器输入饱和的非线性化学反应循环不确定时滞系统的控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有控制器输入饱和的非线性化学反应循环不确定时滞系统的控制方法。
【背景技术】
[0002]随着化学工业的不断发展，化学反应器循环系统越来越多的受到了工业界的关注。在化工企业中，化学反应循环系统经常用来提高原材料的使用率。众所周知，化学反应循环系统是一个具有复杂行为的非线性系统。同时，时滞现象又是循环反应系统中固有的本质现象。在反应循环的过程的期间，会有各种不确定的因素存在，因此，它是一个典型的时滞不确定的非线性系统。
[0003]一个化工反应循环系统不仅仅可以提高整体的转换效率，而且降低反应的成本。对于循环反应系统而言，循环系统的输入必须要和生产的输出分离开来，那么就需要进行分离操作，最后通过传输管道的传输。这套装置的引入，不可避免的给循环系统带来了时滞和控制器的输入饱和，因为管道的传输需要一定的时间，管道的孔径是有物理限制的。
[0004]为了消除这些难题，已经提出了很多的方法。但是现有的方法存在以下不足:
[0005]I)经常假设循环系统生产线中没有时滞的存在，虽然这个假设可以使理论分析更加的简单，但是这不符合实际生产过程。为了循环再利用，就必须把输出和输入分开，这需要输出管道装置的传输存在一个死区时间。
[0006]2)没有考虑到传输管道是有物理孔径的限制，也就是说控制物料的输入不能任意的给定，是有一个上界和下界的范围的。
[0007]3)对于非线性的时滞系统，现有技术认为系统在平衡点范围线性化，然后根据这个线性化的时滞系统模型来设计控制器。这种方法可以很好解决在平衡点范围的扰动，但是控制器的有效范围应是局部的，而在实际生产中的干扰通常是大范围的，从而造成局部控制器不适用的问题。
[0008]4)对于非线性系统，经常使用反步递推控制器的设计方法，但是在传统的基于反步递推控制器设计的过程中，会导致微分函数的指数爆炸现象，也就是会随之系统阶数的增加，使得计算复杂性指数级的增加。
[0009]因此，现有技术方法在处理时滞和饱和问题时，会引起系统性能降级，导致系统不稳定。
【发明内容】
[0010]本发明的目的是为了解决利用现有技术在控制非线性化学反应循环不确定时滞系统时存在系统不稳定的问题，而提供一种具有控制器输入饱和的非线性化学反应循环不确定时滞系统的控制方法。
[0011]一种具有控制器输入饱和的非线性化学反应循环不确定时滞系统的控制方法，按照以下步骤进行:
[0012]步骤A、建立非线性化学反应循环不确定时滞系统的模型:
[0013]
【权利要求】
1.一种具有控制器输入饱和的非线性化学反应循环不确定时滞系统的控制方法，其特征在于按照以下步骤进行: 步骤A、建立非线性化学反应循环不确定时滞系统的模型:
2.根据权利要求1中一种具有控制器输入饱和的非线性化学反应循环不确定时滞系统的控制方法，其特征在于步骤A中所述的非线性化学反应循环不确定时滞系统模型建立的具体过程为: 首先，化学反应循环不确定时滞系统的动态方程表示为:
3.根据权利要求2中一种具有控制器输入饱和的非线性化学反应循环不确定时滞系 统的控制方法，其特征在于步骤B中所述的设计基于指令滤波器的自适应反步递推控制器 的步骤具体为：步骤B1、设计虚拟控制器a i，使跟踪误差Zl = Xl_Xld趋于零，其中xld是参考轨迹信号， 在非线性化学反应循环不确定时滞系统模型中参考轨迹信号为0参考轨线；并通过指令滤 波器，得到虚拟控制器a !的导数本；-勾
4.根据权利要求1、2或3中一种具有控制器输入饱和的非线性化学反应循环不确定时滞系统的控制方法，其特征在于步骤C调节控制设计参数kv > O，σ ? > O，σ2 > O, σ20 >O，K1 > O, K2 > O, K22 > I时，跟踪误差Z1, Z2是有界的，且在系统仅遭受参数不确定性、状态时滞和控制器输入饱和的影响时 ，使状态响应曲线X1, X2趋于零。
【文档编号】G05B13/04GK103558761SQ201310572538
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年11月15日 优先权日:2013年11月15日
【发明者】潘惠惠, 高会军, 孙维超 申请人:哈尔滨工业大学