CN105260564A - 一种pvc聚合釜温度多模型离散二阶滑膜控制方法 - Google Patents

Abstract

一种PVC聚合釜温度多模型离散二阶滑膜控制方法，涉及一种PVC聚合釜温度控制方法，该方法针对聚氯乙烯聚合过程温度具有高度非线性和时变性等特点，提出了基于分段仿射建模的多模型二阶离散滑模控制算法研究。首先，采用分段仿射建模方法建立聚合温度模型，并将其转化成离散状态模型；其次，进行多模型离散二阶滑模控制算法研究；最后，在聚合温度的仿真研究中，通过加入阶跃信号，脉冲信号以及随机信号进行对比表明，二阶离散滑模控制算法要优于传统PID算法，而多模型二阶离散滑模算法控制效果要优于二阶离散滑模控制算法。

Description

一种PVC聚合釜温度多模型离散二阶滑膜控制方法

技术领域

本发明涉及一种PVC聚合釜温度控制方法，特别是涉及一种PVC聚合釜温度多模型离散二阶滑膜控制方法。

背景技术

五大热塑性合成树脂之一的聚氯乙烯是最早实现工业化的品种之一。较好的机械性能、耐化学腐蚀性和难燃性都是它所具有的特点，通常将它大量用于硬制品，如制造板材、阀门、管道和门窗等，也用于软制品，如生产人造革、薄膜、电线电缆等。聚氯乙烯树脂等合成树脂聚合物的聚合反应主要是在间歇式反应釜中进行，并且在聚合反应中反应釜的温度是最重要的参数，温度控制对于保证间歇式反应的产品质量和安全生产起着至关重要的作用。

发明内容

本发明的目的在于提出一种PVC聚合釜温度多模型离散二阶滑膜控制方法，该方法采用多模型的离散二阶滑模算法，并且与智能控制算法相结合，将两者的优点紧密的结合起来控制釜温，使系统具有变结构控制所具有的算法简单、响应速度快、对外界噪声干扰和参数摄动具有鲁棒性，以及智能控制算法的灵活而适应性强的优点。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种PVC聚合釜温度多模型离散二阶滑膜控制方法，为一种基于多模型的离散二阶滑模算法与智能控制算法相结合的方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一：跟据聚合过程聚合釜温度控制原理，得到聚合温度的二阶离散方程组。

步骤二：确定各个局部模型下的滑模面方程。

步骤三：利用多模型方法算出各个局部模型的有效度。

步骤四：结合步骤二、步骤三得出多模型二阶滑模面方程。

步骤五：在加入阶跃信号，脉冲信号以及随机信号情况下进行仿真，并与传统PID算法进行对比，得到最优的控制模型。

本发明的优点与效果：

1.对聚氯乙烯聚合过程聚合釜温度的控制相对传统PID方法提高了响应速度。

2.结合了分段仿射模型的在不同转换率分别考虑对温度控制的，从而提高了控制精度。

3.由于滑模控制不依赖系统的参数，使得鲁棒性大大提高。

具体实施方式

一、首先跟据聚合过程的聚合釜温度控制原理，得到聚合温度的二阶离散方程组。

我们假设一个状态变量是S(k+1)和S(k)的系统，推导出二阶滑模控制器，定义σ(k)是新的滑动函数如下：

(1)

(2)

注意为了确定σ(k)收敛，β是在区间[0,1]之间的数。通过一阶离散滑模控制的规则(DSMC)，推导出系统控制的滑模函数：

(3)

由：

(4)

得：

(5)

通过添加不连续项保证鲁棒性(新的滑模函数的符号是σ(k))。类似连续时间情况，应用系统通过一阶变换估计积分的不连续项。

(6)

瞬时控制就是：

(7)

二、利用多模型方法算出各个局部模型的有效度。

取代开发一个系统全局模型，通过等效控制计算，多模型方法建议使用局部模型表示过程运动。有两个问题必须要解决：局部模型的建立和在正确的时间选择正确的模型；如果最终模型通过融合技术建立，我们必须计算局部模型的有效性。

确定有效性估计保守用残缺法：

(8)

(9)

y(k)是系统的输出，yi(k)是第i个局部模型的输出，md是局部模型的数量。

为了减少由于不适当模型带来的抖震现象，我们加强有效性如下：

(10)

g是一个正系数，规范化加强有效性通过：

(11)

三、待确定完各个局部模型下的滑模面方程以及采用多模型方法算出各个局部模型的有效度后，得出多模型二阶滑模面方程：

(12)

四、通过在加入阶跃信号，脉冲信号以及随机信号情况下与传统PID算法进行比较，二阶离散滑模控制算法要优于传统PID算法，而多模型二阶离散滑模算法控制效果要优于二阶离散滑模控制算法。

Claims (1)

1.一种PVC聚合釜温度多模型离散二阶滑膜控制方法，为一种基于多模型的离散二阶滑模算法与智能控制算法相结合的方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一：跟据聚合过程聚合釜温度控制原理，得到聚合温度的二阶离散方程组；

步骤二：确定各个局部模型下的滑模面方程；

步骤三：利用多模型方法算出各个局部模型的有效度；

步骤四：结合步骤二、步骤三得出多模型二阶滑模面方程；

步骤五：在加入阶跃信号，脉冲信号以及随机信号情况下进行仿真，并与传统PID算法进行对比，得到最优的控制模型。