基于高斯過程的pH中和過程控制研究.pdf

1、pH值中和反應(yīng)廣泛存在于化工生產(chǎn)過程中，其控制品質(zhì)對產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量有重大影響。然而，pH中和反應(yīng)過程是具有典型非線性、時變性和滯后性特點的復(fù)雜過程，針對這些特性很難建立精確的數(shù)學(xué)模型。用常規(guī)的控制方法，無法對反應(yīng)的變化過程做快速的、精確的反應(yīng)，很難對其進(jìn)行有效控制。而預(yù)測控制理論在對不易建立精確模型且比較復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)過程進(jìn)行控制方面，有著較好的控制效果。
　　與傳統(tǒng)非線性模型相比，高斯過程模型在非線性過程辮識中能夠獲得較好的預(yù)測

2、模型并可以給出預(yù)測不確定性的概率度量。本文基于高斯過程模型對腈綸生產(chǎn)中還原劑 NaNO3的制備過程中pH值的控制進(jìn)行建模并對其控制問題進(jìn)行深入研討。
　　首先，分析了 NaNO3制備過程中的pH中和反應(yīng)過程的化學(xué)反應(yīng)機理，根據(jù)酸堿中和時離子的反應(yīng)情況以及電平衡方程式來建立針對制備 NaNO3時的pH中和反應(yīng)過程的機理模型。根據(jù)已建立的機理模型，運用MATLAB中的Simulink建立 pH中和反應(yīng)過程的仿真模型，并利用該模型對 p

3、H中和反應(yīng)過程的非線性特點以及擾動響應(yīng)情況進(jìn)行了分析。其次，分析了高斯過程模型的結(jié)構(gòu)特點，利用pH中和反應(yīng)過程的輸入輸出數(shù)據(jù)建立高斯過程的協(xié)方差矩陣，然后采用極大似然法和共軛梯度法得到最優(yōu)超參數(shù)，由此得到了pH中和反應(yīng)高斯過程模型。最后，利用辨識得到的高斯過程模型設(shè)計非線性預(yù)測控制器，運用此控制器對被控對象進(jìn)行實時控制仿真。并與線性模型預(yù)測控制和傳統(tǒng) PID控制方法在控制效果上進(jìn)行了對比。結(jié)果表明基于高斯過程模型的預(yù)測控制器對于NaNO