本发明公开一种基于l1自适应的蒸发器温度控制方法及系统，涉及蒸馏系统控制。
背景技术：
1、横管降膜热压缩多效蒸馏水机是一种新型医疗用水制备系统，其主要工作原理为：高温动力蒸汽被送入首效蒸发器换热管内，与喷淋在换热管外表面的原料水进行换热，部分原料水受热蒸发产生二次蒸汽被送入下一效蒸发器换热管内，作为下一效蒸发器的动力蒸汽；未蒸发的部分被送入下一效蒸发器作为原料水；换热管内的蒸汽换热后冷凝为产品水送入产品水罐，而未冷凝部分与二次蒸汽一起被送入下一效蒸发器换热管内继续进行换热；以上过程在后几效中以此重复进行。
2、在医疗用水制备系统生产过程中，首效蒸发器的温度是极为关键的状态变量之一。温度过高，则原料水中的溶质容易析出，导致换热管表面产生水垢，严重换热效率甚至对设备造成损坏，减少设备使用寿命；温度过低，则说明进入系统的动力蒸汽不足，根据能量守恒，影响设备最终产量。因此在系统正常运行过程中，需要将蒸发器温度稳定保持在设定值。根据医疗用水制备系统工作原理，首效蒸发器温度最高，后续几效温度依次降低，因此仅控制首效蒸发器温度就能避免其他蒸发器温度过高。蒸发器温度系统是一个非线性、滞后、多干扰时变系统，传统的人工经验和pid控制方法难以取得良好的控制效果。
3、传统医疗用水制备系统的控制器多以plc作为核心控制单元，其基本实现了设备自动控制，但其功能单一价格高，占用空间大，无法运算复杂算法，达不到医疗用水制备系统智能控制、无人值守的目标。
技术实现思路
1、本发明针对现有技术的问题，提供一种基于l1自适应的蒸发器温度控制方法及系统，所采用的技术方案为：
2、第一方面，一种基于l1自适应的蒸发器温度控制方法，所述方法包括：
3、利用蒸发器换热原理，根据被控对象的参数建立所述蒸发器的函数模型；
4、所述函数模型为：
5、
6、其中，k代表放大系数，t1和t2分别代表两个传热过程的时间常数，τ代表延迟时间；
7、根据状态空间表达式，依次对所述被控对象的状态信息和状态观测器进行建模：
8、
9、
10、根据所述状态观测器和控制对象之间的误差，作为自适应律的输入信息；所述误差公式为：
11、
12、其中同理
13、根据所述公式(3)代入方程得到：
14、
15、为保证误差最终为零，有：
16、
17、在一些实现方式中，根据所述误差公式，通过李雅普诺夫方程生成稳定的能量函数；所述能量函数为：
18、
19、其中p为李雅普诺夫方程的解，γ为自适应增益。
20、在一些实现方式中，根据所述能量函数求导生成能量导函数；
21、
22、当所述能量函数为正定，所述能量导函数为负定时，则证明所述误差公式在李雅普诺夫方程中稳定。
23、在一些实现方式中，所述方法还包括：在控制律中加入低通滤波器以滤除自适应过程中产生的高频振荡，实现自适应律与控制律分离，其带宽k需满足：
24、|m(s)||l1|||δ(s)||l1<1，其中
25、
26、即得：
27、
28、则控制律为：
29、
30、第二方面，本发明实施例提供一种基于l1自适应的蒸发器温度控制系统，根据权利要求1所述的方法，所述系统包括：
31、模拟量输入模块，用于将所需检测的物理信号收集转换为数字量，传送至所述控制器；
32、数字量输入模块，用于采集所述蒸发器的工作信号，并传送至所述控制器；
33、控制器，根据所述方法对所述数字量和所述工作信号进行处理，生成对应的数字控制信号；
34、模拟量输出模块，用于将所述数字控制信号转换为模拟信号量，
35、数字量输出模块，用于将所述数字控制信号控制所述蒸发器的工作开关。
36、在一些实现方式中，所述模拟量输入模块包括adc芯片、传感器和变送器；
37、所述传感器，用于将所述物理信号收集转换为电信号；
38、所述变送器，用于将所述电信号转换为模拟量信号，并传送至所述adc芯片；
39、所述adc芯片，用于将所述模拟量信号转换为数字量信号，并传送至所述微控制器。
40、在一些实现方式中，所述工作信号包括所述蒸发器中泵和阀的开关量；
41、所述工作开关包括所述泵和阀的启停、开关。
42、在一些实现方式中，所述系统还包括数据存储模块；
43、所述数据存储模块，用于将所述模拟信号量输入模块采集到的实时数据进行保存。
44、在一些实现方式中，所述系统还包括通信模块；
45、所述通信模块包括人机交互单元和无线通信单元；
46、所述人机交互单元，用于通过所述微控制器进行系统通讯控制；
47、所述无线通信单元，用于将所述微控制器收集的系统状态量传送至移动端。
48、在一些实现方式中，所述微控制器通过stm32f103控制芯片实现。
49、本发明的一个或多个实施例至少能够带来如下有益效果：通过本发明系统，工作人员为控制系统上电开机，通过触摸屏登录系统上位机控制平台，控制系统随即开始自检，若检测到故障则在触摸屏发出警报并提示故障信息，若系统一切正常则开始实时采集并显示各效蒸发器温度，工作人员通过触摸屏人机交互界面设置蒸发器温度目标设定值及其他控制参数，然后启动控制，在stm32控制核心中完成算法运算，并通过模拟信号输出模块和数字量输出模块将控制量送给执行元件，模拟信号量输入模块采集温度实际值并反馈给stm32控制核心，通过与设定值比较作为l1自适应算法输入值。运行过程中采集到的数据自动存入数据存储模块。工作人员可通过触摸屏及移动端实时监控系统运行状态。
1.一种基于l1自适应的蒸发器温度控制方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述误差公式，通过李雅普诺夫方程生成稳定的能量函数；所述能量函数为：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述能量函数求导生成能量导函数；
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在控制律中加入低通滤波器以滤除自适应过程中产生的高频振荡，实现自适应律与控制律分离，其带宽k需满足：
5.一种基于l1自适应的蒸发器温度控制系统，根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述系统包括：
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述模拟量输入模块包括adc芯片、传感器和变送器；
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述工作信号包括所述蒸发器中泵和阀的开关量；
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括数据存储模块；
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述系统还包括通信模块；
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述微控制器通过stm32f103控制芯片实现。