基于非线性PID的连续搅拌反应釜控制方法

连续搅拌反应釜(continuously stirred tank reactor,CSTR)普遍存在高度的非线性、不稳定性和参数不确定性.线性比例-积分-微分(proportion integration differentiation,PID)控制算法难以满足CSTR系统的控制要求.为了提高CSTR系统的控制品质,...     

连续搅拌反应釜的自适应模糊辨识与预测控制

化工领域为保证生产安全,对温度、压强、浓度等工艺指标有严格的要求。连续搅拌反应釜属于典型的化工设备,存在较强的非线性和时滞性,传统的建模与控制方法无法满足其精度要求。针对连续搅拌反应釜系统提出一种自适应模糊辨识与预测控制的方法。首先根据模糊划分C均值聚类算法得到模糊隶属度和初始聚类中心,在此基础上采用分层遗传算法进一步优化连续搅拌反应釜T-S模糊模型的参数。其次,采用自适应机制遗忘因子递推最小二乘法来估计T-S模糊模型的后件参数。最后,基于得到的T-S模糊模型,对连续搅拌反应釜进行自适应模糊广义预测控制,仿真结果验证了该算法的有效性。     

基于自适应神经模糊推理系统的连续搅拌反应釜系统的改进广义预测控制

连续搅拌反应釜(continuously stirred tank reactor,CSTR)是典型的非线性、大滞后的化工对象。为克服传统控制方法难以建立其机理模型的难点,基于对实际工业现场采集得到的大量输入输出数据,提出采用自适应神经模糊推理系统(adaptive-network-based fuzzy inference system, ANFIS)的方法,得到CSTR系统较理想的输入输出关系规则库,即CSTR系统的T-S模糊模型。最后,通过改进的广义预测控制(Jin’s generalized predictive control, JGPC)算法对CSTR系统的浓度进行控制,并与常规的广义预测控制(generalized predictive control,GPC)算法、比例-积分-微分(proportion integral differential,PID)控制算法进行对比,仿真结果显示,JGPC算法的控制效果优于GPC算法和PID控制算法,证明了方法的有效性。     

基于Hammerstein模型的连续搅拌反应釜非线性预测控制

该文针对化工过程中广泛使用的连续搅拌反应釜(CSTR),提出一种基于最小二乘支持向量机Hammerstein模型的非线性预测控制方法。Hammerstein模型的非线性环节采用最小二乘支持向量机逼近,线性环节则采用外因输入自回归模式(ARX)结构。基于此模型结构设计非线性模型预测控制器,将非线性预测控制问题转化为线性模型的预测控制和非线性模型的求逆问题,进而给出了预测控制律以及非线性环节逆模型的构造方法。对CSTR的仿真结果表明:与传统的非线性模型预测控制以及PI控制器相比,该文方法精度更高,能够有效跟踪控制反应物浓度。     

一种基于免疫遗传算法的CSTR跟踪控制新方法

对连续搅拌反应釜的跟踪控制问题进行了研究。通过模拟生物体的实际免疫行为设计出了实用化的免疫遗传算法，利用此算法对PID控制参数进行在线调整。仿真结果表明，该方法能够对连续搅拌反应釜进行有效地跟踪控制。     

连续搅拌釜式反应器出口浓度的在线质量控制

讨论在仅有ＣＳＴＲ出口浓度的离线分析数据时，出口浓度的控制问题，提出了一种集成过程控制和统计过程的方法，对浓度度进行控制，同时作出离线分析值的ＥＷＭＡ控制图，对过程进行监控。仿真表明，过程的稳态性能得到显著改善。     

间歇搅拌反应釜的液-液分散性质数据用于连续搅拌反应釜设计的探讨

本文结合聚碳酸酯液-液聚合反应釜的放大工作,探讨了将间歇搅拌釜的液-液分散性质数据用于设计连续搅拌釜的可能性。通过分析和实验表明:只要合理设计反应器的进出料口位置,使连续操作中釜内相比不发生变化,并等于设计的进料相比,则已知的间歇搅拌釜的分散性质同于连续操作条件下的性质,而可以直接用于连续搅拌反应釜的设计。     

化学反应釜温度控制系统的研究

根据化学反应过程时变、非线性、时滞等特点,将模糊参数自适应PID算法及具有双调整因子的模糊控制算法应用于化学反应釜温度的控制,并进行了软、硬件的设计,通过实验获得了良好的控制效果。     

模糊聚类学习算法在连续搅拌反应釜(CSTR)系统动态建模中的应用

针对化工生产过程中一类强非线性对象的动态建模问题,采用模糊最近邻聚类学习算法对这类对象中有代表性的ＣＳＴＲ系统进行了模拟动态建模．仿真结果表明效果良好,且从算法的简便性、收敛性及运算速度上来说,优于一般的模糊辨识和神经网络辨识算法．从模型简化的思想出发,文中还对传统算法进行了适当的改进,使模型和模型的泛化特性得到了进一步简化和加强     

基于非线性系统模糊模型的l∞范数预测控制

以非线性系统模糊模型为基础 ,提出了一种基于l∞ 范数性能指标的预测控制方法 .证明了当子线性模型闭环稳定时 ,基于模糊模型的l∞ 预测控制系统是闭环稳定的 .将此方法用于连续反应搅拌釜 (CSTR)中和过程 pH值控制的仿真试验 ,结果表明其综合控制性能优于基于二次性能指标的预测控制方法 .     

基于自适应模拟退火算法的CSTR的动态优化

首先分析了连续搅拌釜式反应器的动态优化模型。基于对自适应模拟退火算法的研究,提出了一种改进的邻域调整方案,并将其应用于求解连续搅拌釜式反应器的动态优化问题。仿真结果表明,改进后的算法大大加快了搜索速度,提高了最优解的质量,为工业过程控制的设计提供了高效、可靠的参考依据。     

厌氧发酵反应器的启动运行及活性污泥的优势菌群分析

为探讨连续流搅拌槽式厌氧发酵反应器(CSTR)的启动运行效能和活性污泥的优势菌群组成,考察了CSTR处理高浓度糖蜜废水启动运行期的进出水化学需氧量(COD)和p H值变化规律,并采用Illumina Mi Seq平台高通量测序技术对比分析了启动运行不同阶段的优势菌群组成.研究结果表明:厌氧发酵反应器经过启动阶段的运行,较好地完成了厌氧活性污泥的驯化.在启动运行后期,反应器出水pH值稳定在4. 7～4. 9之间,液相发酵产物总量为1298 mg·L~(-1),其中乙酸和丁酸质量占发酵产物总质量的73. 1%,形成丁酸型发酵的主要发酵产物;活性污泥沉降30 min后,沉降污泥的体积分数为37%,驯化后活性污泥具有良好的沉降性能.活性污泥优势菌群分析表明:反应器启动运行后期,活性污泥形成以产乙醇杆菌属(Ethanoligenes)、巨型球菌属(Megasphaera)和Ⅳ型梭菌(Clostridium IV)为主的优势菌群.     

基于双核独立元分析的化工过程故障诊断算法研究

由于化工生产过程数据具有强非线性和非高斯性特征,提出了核主元分析与核独立元分析相结合的可用于化工过程故障诊断的双核独立元分析算法,该算法利用核主元分析的非线性核函数把数据从原空间映射到高维特征空间进行白化预处理,再用核独立元分析算法进行独立元分析,在特征空间中获得故障监控统计量,计算控制置信限,达到有效的故障诊断.提出的算法应用在连续搅拌反应釜过程中,结果表明,该算法对化工过程故障诊断能有效提高准确度、降低漏报率和误报率.     

基于回归神经网络的非线性动态数据校核及其应用

研究了简化型内回归神经网络基于自适应梯度下降法的训练算法，并提出了一种基于简化型内回归神经网络的非线性动态数据校核新方法，结果表明所提出的方法能够有效地对非线性动态过程进行数据校核，并具有良好性能，与传统的动态数据校核方法相比，所提出方法具有不需要掌握过程本身的精确模型，避免了过程模型误差可能带来的估计误差，不需事先知道测量噪声和过程噪声的统计特性等特点。     

基于模糊PID的通用中档单片机温度控制系统设计

温度的控制有着十分广泛的应用,尝试设计一个具有普遍适用意义的中档单片机温度控制系统。该系统采用模糊PID方法进行温度控制,采用C8051F020单片机作为控制核心。该系统能克服普通的单片机PID温度控制系统的一些不足之处,达到较为理想的控制效果。阐述了该系统的模糊PID控制原理,介绍了该系统的硬件结构,给出了该系统的程序框图。     

基于模糊PID控制的泵流量控制系统研究

为了增强脱硫除尘离心泵流量控制系统的稳定性和提高其控制精度,使系统具有较强的抗干扰和自适应能力．建立了流量控制系统的数学模型,分析了控制系统的性能,设计了模糊PID控制器,确定了偏差e、偏差变化ec、输出量Kp、Ki、Kd的隶属度函数,建立了Kp、Ki、Kd的模糊控制规则表,利用Matlab／Simulink进行仿真,比较了系统在未加入和加入PID及模糊PID控制情况下的性能,结果表明,模糊PID控制效果最好,具有响应快、抗干扰等优越性。     

基于Arduino 的四旋翼飞行器控制系统设计

为改善滤波效果, 针对四旋翼飞行器滤波算法计算量大的问题, 采用基于Kalman 与DMP(Digital Motion Processing)滤波相结合的姿态数据处理算法及PID( Proportion-Integration-Differentiation)姿态控制算法, 设计了四旋翼飞行器控制系统。系统硬件由Arduino 控制板及四旋翼飞行器平台组成,在此平台基础上建立了飞行器动力学模型并对Kalman 滤波器及PID 控制器参数进行调试。实际飞行结果表明, 该系统能对飞行姿态的偏移进行快速调整, 调整灵敏度和稳态时间得到明显改善, 有效地完成对四旋翼飞行器的稳定控制。     

基于自整定模糊PID的DSP温度控制系统设计

设计了一种新型恒温培养箱的温度控制系统,系统以DSP为主控制器。针对控制对象的不确定性,采用了自整定模糊PID控制算法,可实现PID参数的在线自整定,也能克服传统的以单片机PID控制的不足之处。实践证明该温度控制系统具有实时性好、响应快、稳定性高等优点。     

一种基于免疫遗传算法的CSTR跟踪控制新方法

对连续搅拌反应釜的跟踪控制问题进行了研究。通过模拟生物体的实际免疫行为设计出了实用化的免疫遗传算法 ,利用此算法对PID控制参数进行在线调整。仿真结果表明 ,该方法能够对连续搅拌反应釜进行有效地跟踪控制