基于智能自適應(yīng)控制的腈綸聚合過(guò)程控制系統(tǒng)研究與應(yīng)用.pdf

1、復(fù)雜系統(tǒng)控制問(wèn)題是控制理論界的重要研究方向之一，大型化工過(guò)程作為復(fù)雜系統(tǒng)的一種，又有其特殊性。本論文結(jié)合國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目：“一類(lèi)基于智能自適應(yīng)逆控制的復(fù)雜系統(tǒng)研究與應(yīng)用”以及“紡絲原液制備過(guò)程電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)更新改造”工程項(xiàng)目，對(duì)基于智能自適應(yīng)控制的腈綸聚合過(guò)程控制系統(tǒng)展開(kāi)深入的研究。具體包括以下內(nèi)容：
　　對(duì)二步法腈綸工藝水相聚合過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，從控制角度出發(fā)，建立聚合過(guò)程中典型非線(xiàn)性環(huán)節(jié)（連續(xù)攪拌反應(yīng)釜，pH中和過(guò)程，丙

2、烯腈水相聚合過(guò)程）的動(dòng)力學(xué)模型并對(duì)模型的特點(diǎn)進(jìn)行分析。該部分是控制方法選擇和控制器設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。
　　研究了反步遞推自適應(yīng)控制方法，包括三部分。首先，針對(duì)含有高階不確定擾動(dòng)項(xiàng)且不可參數(shù)線(xiàn)性化的一類(lèi)非線(xiàn)性系統(tǒng)，設(shè)計(jì)基于反步法的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制器。采用新型類(lèi)加權(quán)形式的Lyapunov函數(shù)，有效克服自適應(yīng)過(guò)程中的奇異問(wèn)題。其次，對(duì)于一類(lèi)含參數(shù)不確定的離散時(shí)間嚴(yán)反饋非線(xiàn)性系統(tǒng)，提出了反步遞推算法與黃金分割原理相結(jié)合的新型控制策略。該策略一

3、方面解決了單純反步遞推算法在過(guò)渡階段參數(shù)失配時(shí)，控制量過(guò)大，控制器難以啟動(dòng)的問(wèn)題；另一方面減少了反步遞推算法的計(jì)算量。最后，研究了一類(lèi)不確定嚴(yán)反饋非線(xiàn)性系統(tǒng)的輸出反饋控制問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種新型的反步遞推自適應(yīng)輸出反饋控制器。設(shè)計(jì)中引入了虛擬的全維狀態(tài)觀測(cè)器。由于虛擬控制量與參數(shù)逼近值及其高階導(dǎo)數(shù)有關(guān)，為此通過(guò)微分平滑算法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)態(tài)擴(kuò)展。文中分別對(duì)上述三種控制器進(jìn)行了穩(wěn)定性分析，并通過(guò)仿真結(jié)果驗(yàn)證了方法的可行性和有效性。
　

4、　針對(duì)腈綸聚合中的連續(xù)攪拌反應(yīng)釜和pH中和過(guò)程的特點(diǎn)，進(jìn)行了基于反步法的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)無(wú)奇異控制的應(yīng)用研究。將反步神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)無(wú)奇異控制方法用于一類(lèi)連續(xù)攪拌反應(yīng)釜的控制中，在系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生慢變化，參數(shù)突變等情況下控制器均具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力。將反步神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)無(wú)奇異控制方法用于 pH調(diào)節(jié)控制中，說(shuō)明即使對(duì)于pH調(diào)節(jié)這一本質(zhì)非線(xiàn)性的過(guò)程，該方案也可獲得較好的控制效果。
　　論文研究了腈綸聚合過(guò)程質(zhì)量控制問(wèn)題。根據(jù)精確反饋線(xiàn)性化理論，得到自

5、由基聚合過(guò)程模糊等效控制。模糊參數(shù)自適應(yīng)律由Lyapunov原理得到。通過(guò)求解minmax最優(yōu)控制問(wèn)題得到了魯棒補(bǔ)償控制律，可有效抑制模糊模型逼近誤差及外部干擾。利用非線(xiàn)性狀態(tài)估計(jì)器，獲得不可測(cè)狀態(tài)信息。該方法能夠較好地控制聚合過(guò)程的轉(zhuǎn)化率；通過(guò)調(diào)整聚合釜溫度，可間接調(diào)節(jié)聚合物分子量，從而達(dá)到聚合產(chǎn)物質(zhì)量控制的目的。
　　論文還研究了多智能體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)技術(shù)。根據(jù)腈綸聚合過(guò)程的特點(diǎn)，提出了一種適用于底層自動(dòng)化的控制管理系統(tǒng)多智能