基于智能自適應(yīng)控制的腈綸聚合過程控制系統(tǒng)研究與應(yīng)用.pdf

1、復雜系統(tǒng)控制問題是控制理論界的重要研究方向之一，大型化工過程作為復雜系統(tǒng)的一種，又有其特殊性。本論文結(jié)合國家自然科學基金項目：“一類基于智能自適應(yīng)逆控制的復雜系統(tǒng)研究與應(yīng)用”以及“紡絲原液制備過程電氣傳動控制系統(tǒng)更新改造”工程項目，對基于智能自適應(yīng)控制的腈綸聚合過程控制系統(tǒng)展開深入的研究。具體包括以下內(nèi)容：
　　對二步法腈綸工藝水相聚合過程進行簡單介紹，從控制角度出發(fā)，建立聚合過程中典型非線性環(huán)節(jié)（連續(xù)攪拌反應(yīng)釜，pH中和過程，丙

2、烯腈水相聚合過程）的動力學模型并對模型的特點進行分析。該部分是控制方法選擇和控制器設(shè)計的基礎(chǔ)。
　　研究了反步遞推自適應(yīng)控制方法，包括三部分。首先，針對含有高階不確定擾動項且不可參數(shù)線性化的一類非線性系統(tǒng)，設(shè)計基于反步法的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制器。采用新型類加權(quán)形式的Lyapunov函數(shù)，有效克服自適應(yīng)過程中的奇異問題。其次，對于一類含參數(shù)不確定的離散時間嚴反饋非線性系統(tǒng)，提出了反步遞推算法與黃金分割原理相結(jié)合的新型控制策略。該策略一

3、方面解決了單純反步遞推算法在過渡階段參數(shù)失配時，控制量過大，控制器難以啟動的問題；另一方面減少了反步遞推算法的計算量。最后，研究了一類不確定嚴反饋非線性系統(tǒng)的輸出反饋控制問題，設(shè)計了一種新型的反步遞推自適應(yīng)輸出反饋控制器。設(shè)計中引入了虛擬的全維狀態(tài)觀測器。由于虛擬控制量與參數(shù)逼近值及其高階導數(shù)有關(guān)，為此通過微分平滑算法對系統(tǒng)進行相應(yīng)的動態(tài)擴展。文中分別對上述三種控制器進行了穩(wěn)定性分析，并通過仿真結(jié)果驗證了方法的可行性和有效性。
　

4、　針對腈綸聚合中的連續(xù)攪拌反應(yīng)釜和pH中和過程的特點，進行了基于反步法的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)無奇異控制的應(yīng)用研究。將反步神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)無奇異控制方法用于一類連續(xù)攪拌反應(yīng)釜的控制中，在系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生慢變化，參數(shù)突變等情況下控制器均具有較強的適應(yīng)能力。將反步神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)無奇異控制方法用于 pH調(diào)節(jié)控制中，說明即使對于pH調(diào)節(jié)這一本質(zhì)非線性的過程，該方案也可獲得較好的控制效果。
　　論文研究了腈綸聚合過程質(zhì)量控制問題。根據(jù)精確反饋線性化理論，得到自

5、由基聚合過程模糊等效控制。模糊參數(shù)自適應(yīng)律由Lyapunov原理得到。通過求解minmax最優(yōu)控制問題得到了魯棒補償控制律，可有效抑制模糊模型逼近誤差及外部干擾。利用非線性狀態(tài)估計器，獲得不可測狀態(tài)信息。該方法能夠較好地控制聚合過程的轉(zhuǎn)化率；通過調(diào)整聚合釜溫度，可間接調(diào)節(jié)聚合物分子量，從而達到聚合產(chǎn)物質(zhì)量控制的目的。
　　論文還研究了多智能體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)技術(shù)。根據(jù)腈綸聚合過程的特點，提出了一種適用于底層自動化的控制管理系統(tǒng)多智能