[发明专利]一种基于无模型自适应的PVC聚合过程优化控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚合过程优化控制方法，特别是涉及一种无模型自适应控制的 PVC聚合过程的优化控制方法。

背景技术

聚氯乙烯(PolyvinylChloride，PVC)是五大热塑性合成树脂之一，被广泛应用于 工业、农业、建筑以及公用事业等各个领域。PVC树脂作为一种化工产品，生产过程中故障产 生机理复杂，生产过程中具有大惯性、大滞后以及非线性等典型特点，是一类复杂的工业过 程，迫切需要提高系统生产的可靠性和安全性，以避免系统产生故障，导致经济损失甚至是 大型的事故。

发明内容

本发明的目的在于提供一种针对聚合釜聚合过程的优化控制方法，该方法采用粒 子群优化的无模型自适应控制算法对控制器关键参数进行优化，来实现聚合过程的优化控 制，保证了系统可以在较短时间内达到设定温度值，系统鲁棒性较强，获得更好的跟踪效果 和控制性能指标。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于无模型自适应的PVC聚合过程优化控制方法，为一种无模型自适应控制的PVC 聚合过程的优化控制方法。所述方法包括以下步骤：

步骤一：通过控制律算法设计和伪偏导数的估计算法，设计出无模型自适应控制器；

步骤二：根据标准粒子群算法，对无模型自适应控制器进行PSO优化；

步骤三：对聚合釜过程的聚合温度进行建模，并用最小二乘法进行辨识，得到模型参 数。

步骤四：将PSO优化的无模型自适应优化控制算法应用到聚氯乙烯聚合过程中，使 其相同条件下可以获得更好的跟踪效果。

所述的一种基于无模型自适应的PVC聚合过程优化控制方法，所述步骤一设计无 模型自适应控制器：

依据得到的控制律算法和参数估计算法，得到MFAC算法：

(8)

(9)

(10)

式中，，是权重因子，是一个充分小的正数，是的初值。

所述的一种基于无模型自适应的PVC聚合过程优化控制方法，所述步骤二对无模 型自适应控制器进行PSO优化；选择适应度函数表达式为：

(11)

所述的一种基于无模型自适应的PVC聚合过程优化控制方法，所述步骤三得到模型参 数：

(19)

本发明的优点与效果是：

1.本发明针对一般离散时间非线性系统，设计无模型自适应控制器算法。

2.采用标准PSO算法对无模型自适应控制器的关键参数进行优化，保证了系统可 以在较短时间内达到设定温度值。

3.采用无模型自适应优化控制器对最小二乘法辨识获得的聚合温度系统进行控 制保证系统出现较小偏差，系统鲁棒性较强，获得更好的跟踪效果和控制性能指标。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细说明。

一、根据SISO离散时间非线性系统的线性化表示，进行控制律算法设计和伪偏导 数的估计算法。

一般的非线性离散时间系统可以表示为：

(1)

式中，,；为任意非线性函数；，分别表示系统的输出与输入；，分别表示系统未知阶数。

对于非线性系统(1)，给出如下假设：

假设1：系统(1)式是输入输出可观可控的。即对某一系统有界的期望输出信号，存在一个有界的可行控制输入信号，使系统在此控制输入信号的驱动下，其输出等于系统的期望输出。

假设2：关于系统当前的控制输入信号的偏导数是连续的。

假设3：系统(1)式满足广义Lipschitz定理，即满足对任意的和，。

其中是常数。

对非线性系统(1)式，若满足假设条件1、2、3，那么当，即时，一定存在一个伪偏导数(pseudo-partial-derivative，PPD)向量，满足，使得非线性系统(1)的动态模型可以线性化表示为

(2)

考虑如下控制输入准则函数：

(3)

式中，是系统期望的跟踪信号，是一个正的权重系数。

将(2)式代入上述准则函数(3)中，对求导，从而得到基本控制律算法：

(4)

式中，是步长序列，取值范围。

用在线估计值来替代，进而得到控制律算法表达式：

(5)