[发明专利]一种用于连续搅拌釜式反应器系统的采样控制方法

说明书

本发明公开了一种用于连续搅拌釜式反应器系统的采样控制方法，该方法包括以下步骤：首先建立连续搅拌釜式反应器系统的状态空间模型；然后对于一个采样周期内系统不发生切换时与一个采样周期内系统发生切换时的情况，分别构造相应的李雅普诺夫函数，并设置相应的控制率；最后设置采样周期与平均驻留时间以使构造的李雅普诺夫函数有界，证明闭环系统的稳定性，从而完成连续搅拌釜式反应器系统的采样控制方法。本发明的采样控制方法使连续搅拌釜式反应器系统在不同运行条件下具有更好的性能与鲁棒性，且方法简单，使控制成本显著降低，且更加便于用微处理器实现，具有较高的工程实用价值。

技术领域

本发明属于非线性系统控制技术领域，特别涉及一种用于连续搅拌釜式反应器系统的采样控制方法。

背景技术

连续搅拌釜式反应器，简称为一种常见的非线性化学反应器，由于其具有热交换能力强、产品质量稳定和低成本等优点，在化工生产的核心设备中占有重要地位，被广泛应用于染料、医药试剂、食品及合成材料等工业生产中。系统的控制变量主要包括反应物的温度、浓度等，对这些变量的控制效果将直接影响到化工产品的生产质量。同时，连续搅拌釜式反应器系统在模型和控制方面具有较高的研究价值。

随着数字电路技术的发展和进步，数字控制技术和微型处理器在工程实践和科学研究等领域被广泛应用。采用离散时间采样控制器来控制连续时间对象，这样的控制系统被称为计算机控制系统或采样控制系统。目前，计算机控制技术和数字技术已广泛应用于工业控制系统中，针对采样控制系统的研究具有重要的理论价值。

目前，国内已基本上实现了连续搅拌釜式反应器系统的理论研究，但对连续搅拌釜式反应器系统的控制策略研究不够深入，尤其是采样控制非线性控制策略的研究还存在空白。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种方法较为简单的连续搅拌釜式反应器系统的采样控制方法，使系统在不同运行条件下具有更好的性能与鲁棒性。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种用于连续搅拌釜式反应器系统的采样控制方法，包括以下步骤：

步骤1、根据连续搅拌釜式反应器系统结构图，建立连续搅拌釜式反应器系统的模型，然后建立连续搅拌釜式反应器系统的状态空间模型；

步骤2、根据步骤1建立的连续搅拌釜式反应器系统的状态空间模型，构造当一个采样周期内系统不发生切换时的李雅普诺夫函数，并设置相应的控制率；

步骤3、根据步骤1建立的连续搅拌釜式反应器系统的状态空间模型，构造当一个采样周期内系统发生切换时的李雅普诺夫函数，并设置相应的控制率；

步骤4、在步骤2和步骤3的基础上，设置采样周期与平均驻留时间以使构造的李雅普诺夫函数有界，即完成连续搅拌釜式反应器系统的采样控制。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：1)本发明的方法通过设置控制增益与采样周期，设计过程灵活，可根据不同情况构建出更合适的控制器；2)本发明中采样控制作为一种新型的控制策略，控制效果很显著；3)本发明控制方法可以使控制成本显著降低，且更加便于用微处理器实现，具有较高的工程实用价值。

附图说明

图1为本发明用于连续搅拌釜式反应器系统的采样控制方法的流程图。

图2为本发明连续搅拌釜式反应器系统结构图。

具体实施方式

结合图1、图2，本发明一种用于连续搅拌釜式反应器系统的采样控制方法，包括以下步骤：

步骤1、根据连续搅拌釜式反应器系统结构图，建立连续搅拌釜式反应器系统的模型，然后建立连续搅拌釜式反应器系统的状态空间模型；