[发明专利]级联化学反应器的控制方法及系统

说明书

本发明提供一种级联化学反应器的控制方法及系统，属于化学反应堆回收系统技术领域，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；基于自适应指定性能控制器对二级化学反应器进行控制。本发明将神经网络通用在线逼近能力和增益抑制不等式技术结合在自适应反步设计框架中，实现了概率上的渐近跟踪控制，而且满足了对系统施加的全状态约束的要求，使控制更加精确，反应器工作性能更加稳定。

技术领域

本发明涉及化学反应堆回收系统技术领域，具体涉及一种使具有两个反应堆的化学反应系统保持稳定性能的级联化学反应器的控制方法及系统。

背景技术

在化工行业中，经常使用化学反应堆回收系统来充分利用原材料，并在网络控制、电气网络、化学反应等方面起着重要的作用。因此，越来越多的研究者从工业、农业、环境保护等领域研究化学反应器，使得化学反应堆回收系统在工程领域成为一个热点话题。

在传统的研究中，首先对一个二级化学反应器系统进行坐标变换，之后应用自适应反步法设计控制器使得二级化学反应器达到指定性能。但大部分研究没有考虑到未知控制增益和全状态约束问题，而使反应器不能按照指定的性能进行稳定的工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实现了概率上的渐近跟踪控制、满足了对系统施加的全状态约束的要求的级联化学反应器的控制方法及系统，以解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

一方面，本发明提供一种级联化学反应器的控制方法，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；

基于自适应指定性能控制器对二级化学反应器进行控制。

优选的，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。

优选的，构建级联化学反应器的动力学方程包括：

所述级联化学反应器为二级化学反应器，构建其动力学方程如下：

其中，x₁和x₂表示反应组合物，T₁和T₂分别表示x₁和x₂的反应堆停留时间，K₁和K₂分别表示x₁和x₂的反应常数，F表示进料速率，G₁和G₂分别表示x₁和x₂的反应堆体积，R₁和R₂表示常数，y表示系统的输出，u表示系统的输入，w表示独立标准布朗运动，t表示时间。

优选的，结合径向基函数神经网络逼近，确定自适应率，计算虚拟控制信号。

优选的，构建判别函数，不断更新虚拟控制信号和自适应率，直到微分算子公式误差为零。

优选的，微分算子公式由动力学方程结合随机系统确定。

优选的，利用更新好的虚拟控制信号和自适应率，结合反步法和增益抑制不等式，计算自适应指定性能控制器。

第二方面，本发明提供一种级联化学反应器的控制系统，包括：