基于LMI的丙烯腈聚合釜溫度控制問題研究.pdf

1、腈綸是紡織業(yè)中不可缺少的一種人造合成纖維原料。在腈綸生產(chǎn)工藝中，丙烯腈聚合過程占有極其重要的地位。影響聚合反應(yīng)的因素有溫度、壓力、流量、液位等，以聚合釜內(nèi)的反應(yīng)溫度最為重要。其控制品質(zhì)直接影響產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。丙烯腈聚合過程具有時變、非線性、大滯后等特征，所以難以建立精確數(shù)學(xué)模型。基于精確數(shù)學(xué)模型的傳統(tǒng) PID控制方法對于這類問題無法取得較好的控制效果。
　　針對上述問題，文中首先介紹丙烯腈的聚合過程的機理及聚合釜的結(jié)構(gòu)特點。通過對

2、聚合釜溫度模型的分析得出聚合釜內(nèi)發(fā)生聚合反應(yīng)時的熱量傳遞情況。對該模型作初步的簡化處理，然后運用MATLAB對該模型進行仿真分析。仿真結(jié)果表明聚合過程溫度模型具有非線性及大滯后的特點。
　　其次，闡述線性矩陣不等式(LMI)的定義及其三類求解問題即：可行性問題、特征值問題、廣義特征值問題。介紹了預(yù)測控制的基本原理及預(yù)測模型、滾動優(yōu)化、反饋校正三大基本特征。結(jié)合線性矩陣不等式和預(yù)測控制兩者的優(yōu)缺點得到基于線性矩陣不等式的預(yù)測控制器設(shè)

3、計方案，及算法流程。此外為了驗證驗證算法的可行性文中給出了一具有不確定性的雙輸入雙輸出的數(shù)值實例，仿真結(jié)果證明基于線性矩陣不等式的預(yù)測控制能較好地控制系統(tǒng)輸出。
　　最后對模型進行線性化處理得到了模型的不確定結(jié)構(gòu)，設(shè)計基于線性矩陣不等式的預(yù)測控制器。然后用MATLAB對控制器的控制效果進行仿真，并與傳統(tǒng)的PID控制的控制效果上進行了比較。結(jié)果表明基于線性矩陣不等式的聚合釜溫度控制系統(tǒng)在系統(tǒng)存在不確定性的情況下能較好地解決了聚合釜溫