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‑yd,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|zi(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。
3.根据权利要求2所述的级联化学反应器的控制方法,其特征在于,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。
4.根据权利要求3所述的级联化学反应器的控制方法,其特征在于,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。
5.根据权利要求4所述的级联化学反应器的控制方法,其特征在于,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。
6.根据权利要求5所述的级联化学反应器的控制方法,其特征在于,微分算子公式由动力学方程结合随机系统确定。
7.根据权利要求6所述的级联化学反应器的控制方法,其特征在于,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。
8.一种级联化学反应器的控制系统,其特征在于,包括:第一构建模块,用于建立级联化学反应器的动态控制模型;
第二构建模块,用于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‑yd,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|zi(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;
控制模块,用于基于自适应指定性能控制器对二级化学反应器进行控制。
9.一种非暂态计算机可读存储介质,其特征在于,所述非暂态计算机可读存储介质包括用于执行如权利要求1‑7任一项所述的级联化学反应器的控制方法的指令。
10.一种电子设备,其特征在于:包括如权利要求9所述的非暂态计算机可读存储介质;
以及能够执行所述非暂态计算机可读存储介质的所述指令的一个或多个处理器。