[发明专利]级联化学反应器的控制方法及系统

权利要求书

1.一种级联化学反应器的控制方法，其特征在于，包括：

建立级联化学反应器的动态控制模型；

利用径向基函数神经网络逼近对动态控制模型中的未知系统函数进行在线逼近，利用反步法和增益抑制不等式，构建级联化学反应器的自适应指定性能控制器；

实现自适应控制器设计过程：首先对所述动力学方程进行坐标变换，用z₁表示z₁＝x₁-y_d，然后进行求导可得如下形式：

定义最终是否能达到我们想要的指定性能的判别V函数，如下形式：

所述状态约束范围为：

其中是正常数,是θ的估计，θ为神经网络权值参数,κ是未知常数；

首先定义未知非线性函数并根据径向基函数神经网络逼近：

将公式(13)、(14)、(15)带入所求的微分算子LV中，我们能够得到如下形式：

其中，表示自适应参数θ₁与估计的自适应参数的误差，表示自适应参数的一阶导；

设计第一步的虚拟控制α₁：使得公式(16)可以消掉的项消去，最终达到我们可以达到指定性能公式(6)的形式，通过不断设计不断更新参数最好可以使控制误差到零；

设计自适应率：

将公式(17)--(20)加入到公式(16)中，得到：

根据Young’s不等式，有：

结合公式(21)和公式(22)，通过所涉及的判别V函数，不断更新设计控制器和自适应律，最终达到我们理论上的公式(6)的形式，可以说理论上已经到达了指定性能，第一步我们得到如下形式：

(2)第二步：

根据公式(2)和公式(24)，能够得到：

定义：

首先定义未知非线性函数并根据径向基函数神经网络逼近：

根据公式(4)和公式(26)、(27)、(28)，能够得到：

设计真正控制器u：最后一步可以直接控制我们的系统，然后通过最后一步控制到倒数第二部的系统，一直控制到第一步的系统，进而就是控制了整个系统，也就是我们所谓的反步法的控制方法

设计自适应率：

将公式(30)--(33)加入到公式(29)中，我们得到：

根据Young’s不等式，有：

结合公式(34)和公式(35)，我们能够得到：

引理：1)根据选择合适的参数满足如下式子：最终能达到我们的指定性能的误差到零

根据(36)的观察，我们能够得到如下式子，进而保证所有的信号在概率上有界：

其中

引理：2)如下的约束能够被成立

P{lim|z_i(t)|＝0}＝1,i＝1,2 (43)

由此,可以实现对二级化学反应器的指定性能达到渐近跟踪控制；

引理：3)从(38)我们可以得出:

则：

因此，可得所有的状态在一概率上不违反约束；

基于自适应指定性能控制器对二级化学反应器进行控制。

2.根据权利要求1所述的级联化学反应器的控制方法，其特征在于，建立级联化学反应器的动态控制模型包括：根据反应堆停留时间、反应组合物的反应常数、进料速率、反应堆的体积，构建级联化学反应器的动力学方程，对动力学方程进行坐标变换，建立所述动态控制模型。