非线性自适应温度控制的多产品1442745492.docx

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1、常州大学本科生毕业论文外文翻译非线性自适应温度控制的多产品，半间歇聚合反应堆 摘要：本文认为半半间歇聚合合反应堆的的温度控制制必须考虑以下几几个问题： （一）在在同一反应应器中生产多种种产品; （二）在在一个批次次改变传热热，批次的的特点; （三）由由于不断变变化的非线线性反应率率单体浓度度和扩散控控制终止反反应（凝胶胶作用）随随时间变化化 ; （四四）缺乏详详细反应堆堆动力学模模型。 CChyllla和Haaase Chyylla ，RW和和出版工业业面临的挑挑战问题HHaasee， DRR （19993）半半间歇聚合合反应器的的温度控制制（更正更更新） 。 Compput 。CCHEM。

2、ENG。 17 ， 257-264 ） ，是是用来作为为模拟的基基础上评估估这些问题题。一个非线性性自适应控控制器组成成的非线性性控制器（基基于微分几几何的概念念）加上一一个扩展卡卡尔曼滤波波（使用现现成资料和和知识）提提供在所有有上述情况况的出色的的控制。尤尤其是上线线，估计表现现强劲的关关键是通过广泛泛条件的非非线性控制制器，与前前馈条款奠奠定控制器器可以执行行在设定的的条件之一一，然而，他他们需要重重新调整条条件和产品品的变化。 关键词：非非线性控制制，自适应应控制;状状态估计;批式反应应器;聚合合1.简介半间歇聚合合的温度控控制反应堆堆是一项重重要而不平平凡的问题题。由于其其半一批性性

3、质的行为为，这个过程程是非线性性的展品随随时间变化化的。此外外，更改结结果从大的的变化传热热特性当然然在聚合物物溶液的粘粘度反应。从从批一批因因增加反应应器壁结垢垢清理期间间条件经常常变化，由由于在变化化之间如外外部温度环环境条件和和冷却水的的温度（例例如夏天到到冬天条件件）。最后后，这是通通常情况下下，一个给给定的批次次反应堆将将用来产生生一个以上上的聚合物物等级或类类型。面对对这种变化化的条件，传传统的PIID算法可可能表现不不佳，除非非他们不断断地重新调调整。 此外还存在在相当大的的文学批量量和半间歇歇聚合工艺艺控制。这这些大致可可列为修改改的PIDD算法和HHamerr（Jubaa于1

4、9866年，Daavidsson于19877），模型型预测控制制器（Inngliss等于19911），自适适应线性算算法。Tzzouannas ;（Deffaye等等人于19933年Shaah于19899年）和非非线性控制制器（Sooroussh和Kravvariss于19922; COOTT MMacchhiettto于19899年）。在在一般情况况下，在面面对更多的的经典PIID忽视雄雄辩的和复复杂的解决决方案。然然而，在控控制方面，改善善往往是通通过简单的的重新调整整的可能或或修改PIID算法。线线性模型预预测自适应应控制器提提供了许多多优秀的控控制反应堆堆，但不适适合多批次次或多种产产

5、品情况。在在非线性微微分方程领领域，几何控制制器适用于于批处理过过程（ KKozubb MacGGregoor于19922年b ;Sorooush和和Kravvariss于19922年）的非非线性反应应堆和动力力学模型知知识通常假假设。在本本文中，我我们解决了了这一问题题。在这些些地方详细细的反应堆堆的温度控控制知识是是不适用的的。 这项工作的的基础和仿仿真模型，采采用的是从从工业面临临的挑战问问题Chyylla和和Haasse（19993年）出出版的方法法。关键细细节总结如如下。2.Chyylla和和Haasse工业面面临的挑战战问题Chyllla和Haaase（11993）模模拟是基于于工

6、业试验验厂半批式式反应器。详详情过程中中参阅他们的的论文，唯唯一的主要要经营条件件，就是必须由由处理控制制器概述：半间歇操操作;在一个反反应器生产产的多种产产品（两个个样本乳液液产品）;改变传传热能力（在在批处理，从从一批一批批，并从夏夏季到冬季季条件下） ;随时时间变化的的，由于非非线性反应应率改变单单体浓度和和扩散控制制终止反应应（凝胶效效应） 。在五大系列列聚合物产产品批次与与批次之间间，产品删删除，但反反应堆却没有清理理。因此，与清洗后的第一批相比，传热第五批能力的系统要低得多。经过五年批次，聚合物反应堆墙壁上（阻碍传热）被删除。 在一批处理理过程中，作为一个反应堆的增加粘度内容，传热

7、系数（ ）通常减少到其初始值的三分之一。最初的传热系数（U0 ）变化之一一批五个一批几乎减半在单一产品的生产。凝胶效应原因增加了9倍左右的反应率。此外，单体饲料突然启动并在几个点停止，这取决于所生产的产品。 读者对模型方程的更多细节于Chylla和Haase（1993） 。能量平衡在这项工作中模拟略有不同，出版Chylla和Haase（见附录A） 。 为了生产所需的聚合物产品属性，非常严格的温度控制是必需的。控制器应保持反应堆温度在设定值的程度华氏。尽管如上所述的条件很广泛，控制器应该使用知识是现成的（有限的测量，简单的模型） 。目前，在试点的控制系统厂（公布的模型是基于）级联，如图。一，主控

8、制器控制通过操纵的给定的反应器的温度进外套的温度。一个从控制器调节阀岗位入口外套的温度保持在由主控制器设定值计算。 PID算法目前正在实施两个循环。 结果发现，循环可以充分使用PI算法控制。因此，这项工作是为了找到一个更好的控制器主关注循环。仿真结果表明，作为主PID控制器不能维持室内的温度所需的限制，并使设定值超过5华氏度。这是与工业反应器观测相一致（ Chylla和Haase，1993年）。 图1.Chyllla -Haasse反应堆堆的示意图图3.纸张概概述文件的其余余部分安排排如下：首首先，为Chyllla-Haasse反应堆堆准备非线性性自适应（ NLA ）控制器器。该算法法由一个非

9、非线性微分分几何控制制器与扩展展卡尔曼滤滤波（EKKF ）提提供的估计计随时间变变化的参数数。非线性性自适应算算法是对产产品介绍，第第一批清洗洗后的条件件。 其其二，NLLA控制器器相比，一一个PIDD控制器和和前馈补偿偿的PIDD。与前馈补补偿和的PPID非线线性自适应应控制器是是最有前途途的解决方方案。可以以看出，在在“理想的的条件下”，两个PID控制提供良好的前馈补偿了NLA控制。当扩展到多批次和多产品，非线性自适应算法显然优于与前馈补偿的PID 。该文件的最最后一节为为总结的结结果。4.非线性性控制基于微分几几何的非线线性控制器器控制理论论经常用于于自由基聚聚合反应器器（ Koozub

10、和和MacGGregoor于19922年b ; Sorroushh和Kraavariis于19922年） 。然然而，在许许多成功的应用程序序相比，在使用的的过程中运运用了非常常复杂的模模型。在这这项工作中中，几何非非线性控制制器在一般能量量平衡的基基础上衍生生了semiibatcch反应堆堆。参数如如没有详细细的模型传传热或粘度度都被假定定为可用。 有许多等价价的方法派派生非线性性控制算法法。在这项项工作中，非非线性控制制器是来自自一个错误误轨迹的基基础（MccaAulley等人人于19900年麦考利利和MaccGreggor于19933年）。基基本需要的的能量平衡衡方程推导导出控制器器 其中

11、FL是是一个集总总参数的效效果反应速速率（即凝凝胶的粘度度效应）和和指前因子子。后来被称为为自动加速速因子。请请注意，在在这里详细细的动力学学知识不可可用，这样样的总体结结构将适用用于大多数数间歇聚合合反应堆。从（1） （2）能源平衡左右出现反应堆及其内容，在一般状态空间的符号如下： 其中y是控控制变量（温温度）和向向量x T TM T 主控制器的的操纵变量量（U）是是入口温度度设定值（ TJ . P ） 。为了推推导出非线线性控制器器，它假定定从动态非非常快。因因此，实际际进假定等等于温度（ TJ ，（22） ）设设定值。这这种假设显显著简化控控制器和介介绍一些进进程/型号号不匹配。然然而，

12、错配配引入的假假设不显著著影响的表表现非线性性控制器（克克拉克 - 普林格格尔，19995年） 。检查过程方方程，可以以看出，过过程有两个个相对顺序序（相对顺顺序输入次次数（ TTJ ， P ）必必须集成到到更多相对对的讨论影影响输出（77） ; 为了见KKravaaris和和坎特（11990） 。适当的的误差方程程（即所需需的闭环行行为）一个个相对顺序序两个过程程 其中中e = （Y ， P - Y） =（T P - T ）。积分项允许许注册成立立不可或缺缺的行动来来消除偏移移从模型产产生与过程程中的不匹匹配。参数数d ，DEE和D3控控制器的调调整常数，由由选定的用用户可以指指定所需的的闭

13、环行为为。对于CChylllaHaaase系统统， DJJ和DE选选择63 ， D33 = 00 ，这些些值预测过过阻尼闭环环行为与建建立时间110分钟左左右。价值值OFD 3是通过过试验和错错误调整（44）和差异异，以弥补补实际闭环环厂行为。值值D3 = 0.44提供良好好的性能。 对于两个或或两个以上上的，系统统的相对顺顺序衍生工工具的符号号显著简化化控制器的的推导。鉴鉴于一个向向量函数ff（x ）和和一个标量量函数H（XX） ，李李导的H （X）修修复方向） （3）项所所述的相对对顺序两个个系统可以以重新使用用李群衍生生工具在以以下形式表表示： （6）代入入误差方程程（4） （7） ，假

14、设恒恒定的设定定和重新安安排，给人人 （8）为操操纵非线性性控制器的的变量表达达式。在模模型（8）是是完美的，（44） ，该该工厂将表表现为指定定的表达式式里衍生工具具时，需要要在本系统统（ （66）（ 77） ）控控制器（ （8） ）见附录录B。 要落实控制制器， （88）在每个个评估时刻刻。要做到到这一点，工工艺参数值值的模型方程程（1）和和（2）要要求。对于于许多人来来说是常量参数数，如单体体的比热，很很好的估计计可能是手册册或植物专专有信息。然然而，不同同的是如传热热系数或参参数自动加加速因子等等小信息。一一种选择是是使用在不不断的平均均值控制器器模型。图图2显示的的表现一个个产品之一

15、一，其中之一的的非线性控控制器仿真真时的平均均值的传热热率（ UUA）和自自动加速因因子（ / 3）被被使用。一一价值8775 BTTU / （ F H ）用于UUA （真真正的价值值从14000 5000 BTUU / （ F H ）在在批次范围围）和！ 32000分 - / 33 （ ttrue参参数提高到到297000分 - 从33000分- II ） 。所所有其他参参数（1 ）（2）假假定为完全全已知和国国家案例图图。 2。显显示为非线线性控制器器绘制虚线线实线和一一个PIDD控制器以以供参考。设设定值（ 180 F）的的产品之一一，良好的的控制的限限制（ + FF），也方便便显示，设

16、定定值将不会会被绘制在在未来图表表。如图2，无无论是控制制和操纵的的行为变量量，最初电抗器器被控在环环境与水和和预聚物温温度90F（请注注意，只有有堆温图的的上半部分分显示）。“内内容被加热热到设定值值的程度内内（设定值值180F）的产产品之一。在在179 F时，单单体进料开开始。单体体是美联储储为预先设设定的在产产品之一（770分钟）的的时间长度度恒进给速速度。 770分钟后后的饲料停停止在批处处理模式下下运行的反反应堆是一一个额外的的60分钟钟。两个产产品的配方方是相似的的，不同的的饲料率和和饲料倍。执执行间隔主主控回路（算算法）是115秒; 从循环执执行每0.6秒一次次。正如图2可可以看

17、出，非非线性控制制器是不完完美的。事事实上， PID优优于非线性性控制器。显显然，即使使是纳入在在非线性控控制器的积积分也不一一定与过程程/型号相匹配。这这突出表明明，上线的的参数估计计是非线性性控制器顺顺利实施的的关键。在在接下来的的部分，一一个扩展卡卡尔曼滤波波器是用来来提供几个个时间估计计的不同参数。 反应温度度 时时间（分钟钟） 时间（分分钟） 图22.与非线性控控制使用UUA和B（实线）的的平均值相相比，P11D的控制制（虚线） 5.扩展卡卡尔曼滤波波从上一节的的结果表明明，时变参参数的信息息需要执行行的非线性性控制器。在在本节中，扩扩展卡尔曼曼滤波提供供所需的估估计。这种种特殊的方

18、方法状态和和参数估计计已成功地地应用于聚聚合反应堆堆（Gaggnon和和MacGGregoor于19911年，麦考考利和MaacGreegor于于19911年; KKozubb和MaccGreggor于19922 ; KKim等人人于19922年。Diimitrratoss等 于19899）。卡尔尔曼的标准准理论过滤滤可以发现现在这些出出版物中并并不会在这这里重复。 在非线性控制方程包含几个参数可能不知道的。然而，卡尔曼滤波器的自由是有限度的，而不是所有都可以更新未知数。出于这个原因，只有是随时间变化的参数，其值无法通过其他途径获得被认为是由EKE更新ChyllaHaase反应堆，给出确定性的

19、状态模型微分方程（1）（2） （ TTjojT ） 。这也是实测变量。未知的随时间变化的参数作为增强国家必须估计是热传热系数（U）自动加速因子（ FL ）和单体的痣（N ） 。由于佛罗里达州和痣单体只出现在所有的过程作为一个产品方程，FL和纳米的价值是无法估计的分开。然而，产品的估计，鱼翅，是从温度测量。最终，只有有价值的bnm，才是必需的非线性控制器。为了适用于于EKF这这些参数，必必须承担他他们的时间间模型结构构整个批次次的持续时时间变化。一一随机游走走模型通常常假定的行行为未知参参数，如果果一个人有有没有更好好的先验知知识。参数数产品的预预期的行为为finmm是复杂的的，从随机机游走（实

20、实线，图33）。假设在在EKF的的一个随机机步行结构构导致贫困困的估计，尤尤其是当单单体进料开开始（虚线线，图3标标记“非结结构化EKKF的）。在在图3，假假定（现在在）衡量的的传热系数数是可用FFL和纳米米所需的估估计。应该该指出非结结构化EKKF的使用用非常大的的价值方差差元素与ffinm相相关的国家家协方差矩矩阵R。这这意味着，EEKF的依依赖几乎完完全是在温温度测量而而忽略在这这个过程中中的任何信信息模型。 图3.估计计未知参数数长期N米 在这种种情况下，更更应该了解解的是一般般行为的各各个参数。为为了提高估估计of/3nm ，并利用用现有的过过程模型（11）（2） ，提供信信息有关的

21、的各个组成成部分（ / 3和和纳米）可可注册成立立。一个痣痣的结构模模型单体可可以合并使使用摩尔平平衡 许多不同型型号的自动动加速因子子可能提出出的。从聚聚合物过程程中的经验验，它是众众所周知，凝凝胶效应的的增加是由由于聚合物物粒子的粘粘度。通常常情况下，粘粘度成倍增增加和指数数模型可能能假设： 其中“ mmassffed ”是是单体美联联储累积质质量更新参参数s 是作为一一个随机游游走。因此此， / 3取取代（100）在所有有的过程方方程，小号号是仿照照作为一个个随机游走走（ K = K - J + WK ） 。在实施扩展展卡尔曼滤滤波下面的的方式。在在执行步骤骤K +11 ，痣平平衡， （

22、99），集成成的过程方方程（1 ）（2） ，从上一一步“K ”当前步步骤“ KK + ” 。这给出出了一个反反应堆模型型的预测和和温度： XD = TTTJ NMM + 。由于它它是作为一一个随机建建模步行，随随机状态的的预测值（ X = 0 当温度测量量变得可用用，扩展卡卡尔曼滤波波更新模型型预测的温温度状态，随机状态s 作为 其中x *= TT TJ适适合和卡尔尔曼增益，KK是基基于关于预预测的作业业点的线性性X *（ TK + DTKK ） 。它它没有更新新没有观察察到的独立立的未来EKE XD（执执行tkllt ） （111）是由由更新T和和TJ ，和和预测值的的纳米值。当当然，人们们

23、所期望的的模型预测测单体的摩摩尔开始出出现分歧，给给出的开环环摩尔平衡衡的状态。然然而，在EEKF调整整模型 （ ，因因此/ 33 ） ，并并提供一个个优秀的prroducct/3nn估计。虚虚线图3显显示了这种种“结构性性的估计oof/3nn米EKFF的“一个个产品之一一，首批模模拟。现在在重要的瞬瞬态in/3n米的的初始部分分是为蓝本本。已知图3传传热系数（UU）是假设设，但是它它也必须估估计。由于于增加粘度度反应器的的内容，它它是已知的的传热系数数会脱落指指数（上图图图。4 ，实线） 。因此，如如果有一项项指标粘度度，如搅拌拌功率（WW） ，然然后一个模模型的形式式可以推测测的传热系系数

24、作为 由于没有在在电力搅拌拌器表达CChylllaHaaase系统统， （114）修改改，实际粘粘度是用来来表示搅拌拌器功率： （15）包包含两个未未知参数， 。一一个指出，在在可表达为为结束重新整理和代入式式（15 ）的结果果在 （17）介介绍了如何何在传热系系数在单体体进料期间间的变化。为为了实现初初值和终值值的U （UU0 ，UUR ）和和最后粘度度/搅拌器器功率（）是必需需的。对于于聚合物产产品，所有有批次应该该有大致相相同的最终终粘度，因因此，基于于对过去的的平均值可可用于批次次。 Chhyllaa-Haasse系统，最最终传热系系数仅略有有不同从一一批批为给给定的的产产品。因此此，

25、乌尔平平均值就足足够了。这这类型的信信息可从能能源在几个个批次最终终实施的平平衡之间获得。获得最初的的传热系数数值是比较较困难的。与与U的最终终值， UU0显着不不同的批次次。对于每每个批次，UU0使用上上线的能源源，可估计计平衡在采采暖期，然然后再开始始单体进料料： 实现了上线线的能量平平衡（188 ）表明明，当操纵纵变量时，U0的的优良估计计是可能的的， T）的的 ，P ，是其最最大值。在在这段时间间里，堆温温在一个几几乎恒定的的速度范围内内增加，并并准确dTTldt估估计是可能能的。操纵纵后可变关关闭上限，堆堆温少可预预见的行为为，并估计计传热系数数恶化。因因此，最后后UO的估估计，TJ

26、J . 是在其约约束时用来在（117） 。如如果没有过过程的变化化，预计，能能源（ 88 ）平衡衡，最终可可能被替换换每批在初初始热转移移值清洗顺顺序。返回的传热热系数模型型（ （117） ） ，只有ttk4仍然然不明。模模拟（不所所示）表明明，一个恒恒定值， B充分车车型传热的的轨迹系数数为所有批批次的产品品之一。因因此，没有有必要更新新4行。当当然，如果果不知道，人人们可以将将其与扩展展卡尔曼过过滤器继续续作为一个个随机模型型 4步行和和更新上线线。最终4行估计计可删除并并替换为适适当的估计计值。（17）随随时间变化化的传热系系数，与从从热能量平平衡的初始始值U0（ （18） ） ，用用于

27、控制和和状态估计计。表1根根据要求供供应估计算算法总结了了用户的参参数值。相相同的参数数为产品两两个要求，但但是，它们们将有不同同的价值观观。我正在在使用的值值在此提出出模拟出版版，。灵敏敏度研究（克拉克 - 普林格尔于1995年）表明，性能非线性自适应算法是在这些估算参数合理的不确定性。结合上述方程，图4显示了估计长期/ / NM和传热系数为一个产品之一，一批一个仿真。有些对温度的测量噪声（O = 0.04 F）， （注意，噪音O = 0.5 F测试）。正如图4所示，结合扩展卡尔曼滤波和离线参数化是成功估算未知的工艺参数。类似的性能在五个条件下观察。 传热系数 时间（分钟钟） 时间（分钟钟）

28、图4.未知知参数的估估计表摘要所需需产品一的参参数值， 6.非线性性自适应控控制估计算法的的目标是提提供所需的的参数估计计的非线性性控制器。最最终确定，估估计性能所所产生的温温度控制。参参数估计产产品/ 33纳米和传传热系数，UU是提供估估计算法而而单体是被被使用。初步步能源在加加热过程中中为实施的平平衡（118）提提供了一个个最初的热热传递系数数，估计EKKE衍生物物的热传递递模型（66）（ 77 ）和和控制器方方程（88），这这种非线性性温度控制制器是在附附录B图55显示了一一个产品，批批次的温度度控制一个个仿真。无无论是控制制和操纵变变量显示。同同样噪音已经经被添加到到温度测量量（CR

29、= 0.04 F ）。非线线性自适应应控制器可可以轻松地地保持温度度在控制的范范围内。在目前为止止的所有案案件中，有有一些固有有的过程/模式不匹匹配。之间间有小错误误估计和真真实的参数数和结构UU和/ /真实与假假定模型是是不同的。也也存在结构构不匹配的的冷却系统统。非线性性自适应控控制范围其其他的相当当大的未建建模影响也也调查由克克拉克 - 普林格格尔（19995），说明这里里讨论情况况。通常，参参数是假设设的一个常量量，然而，其其真正的价价值是在舱口中的变化。为为了说明这这一点，单单体的比热热（CP ），在真真正的过程程中被改变变时变参数数与初始值值的0.44，在反应应过程中提提高到最终终

30、值2。在在模型非线线性控制器器和卡尔曼曼滤波器，保保留了0.4的恒定定值。如图图6，非线性性性能根据这这种不匹配配的自适应应控制器。 prodduct/3n米估估计所示温温度图。尽管CPMM显著和未知知的变化，非非线性控制制器还提供供了良好的的温度规管管。其控制器特性性是一种直直接扩展卡卡尔曼滤波波的结果。正正如图6所所示，估计计价值off/3n M（虚线线）慢慢背背离参数的的真值（实实线）。为为了所推出出的模型误误差补偿增增加CPMM值，因此此必须提供更大的的冷却， EKF的的跌幅估计计反应速率率的长期/纳米。任任何进程/型号不匹匹配这可以以解释为在在释放的热热量变化分分为广泛的的一类，将将

31、处理的错错误在这种种方式EKKF的。因因此，扩展展卡尔曼过过滤器是在在提供一个个灵活的特特性功能与非线性控控制器。77.算法的比比较在本节中，三三个不同的的控制算法法比较：一一个PIDD ，前馈馈补偿的PPID ，非非线性自适适应控制器器。这些控控制器选择择部分来说说明整合效效果知识的的过程控制算算法。特别别是多大的的过程信息息的问题需需要控制好好回答。一一个简短的的PID与与前馈的PPID会在在本文章介介绍。 PID算算法被认为为是“调整整” 。其其初步调整整确定可接接受的整定定规则，SSmithh和Corrripiio ，在反应堆的的第一顺序序的基础上上，近似获获得多批次次的试验和和错误。

32、PPID是速速度形成与与实施下列列调整参数数： K = 5; TTT = 7分钟; TD = 0.3分钟。除除了调整， PID控控制器使用用没有过程程的信息。下图的温度调节可以看出此控制器。 图2温度PPID控制制超过限额额控制两倍倍。因此，引引入前馈补补偿，以弥弥补释放的的热量。使使用简单的的上线，估估计释放（QQR）的热热量能量平平衡（Juuba和Hameer于19866 ; CCOTT Maccchiettto于19899年） ： 从温度为ddTIdtt值计算数数据采用向向后差分数数值分化方方程。传热热的行值系系数，U也也是必需的的（假定其其他参数（119） ） 。一个简简单的二多多项式

33、模型型可确定从从反应堆和和温度时间间从前面的的批次数据据。以下多多项式MIIAL获得得的产品之之一： （20）代代表一个产产品的平均均轨迹和五五个一批的的周期内所有有批次。 （ 211 ）（222）总结结前馈算法法产品之一一：两个前馈传传递函数的的微调，通通过试验和和错误。前前馈信号是是结合前面面讨论的反反馈PIDD控制器（ （23） ） 。 feeddforwwardllfeeddbackk算法有更更多的进程程信息纳入入其结构比比非线性自自适应控制制器的PIID ，但但小于（尤尤其是传热热系数）。PPID和前前馈补偿的的PID相相比，非线线性自适应应控制器在在接下来的的章节介绍绍。 反应温温

34、度 入口外套套温度设定定值 图5.非线线性自适应应控制器的的性能8.理想的条条件下的性性能图7显示了了三个控制制器的性能能一个产品品之一，首首批模拟。噪噪声添加到到温度测量量。而良好好优化PIID是显示示为破折号号 - 点点线，带前前馈的PIID补偿图图点，非线线性自适应应控制器是是为实线所所示。11华氏度限限制也有绘制。 PID控控制，前馈馈补偿和非非线性自适适应控制器器保持反应应堆温度所所需的边界界内。显然然，信息关关于释放的的热量有助助于PIDD控制前馈馈最大限度度地减少初初始温度过过冲。然而而，温度慢慢慢偏离设设定值附近近的期值。 PPID的展展品约800分钟的相相同的行为为。这种缓缓

35、慢的向上上漂移温度度由于这一一事实，传传热系数下下降，大大大晚于反应应，固定增增益PIDD控制器变变得非常呆呆滞。非线线性自适应应控制器展展出这样一一个控制问问题EKFF提供U的的最新估计计从图7，非非线性自适适应和PIID前馈行行动提供良良好的控制制，定义CChyllla和Haaase（11993）。非非线性自适适应算法保保持最接近近的温度设设定值（ 180 F）的的整体。 反反应温度 图6.非线线性自适应应控制中存存在未建模模效果非线性自适适应温度控控制 图7.比较较控制器：产品一，首首批 9.广泛的的防污在本节中，呈现了控制器的鲁棒性的污染。每个算法应用于每个产品之一，一批五模拟。调音从

36、上一节（批号一）使用。从图中显示示的结果88，在控制制PID算算法中显示严重重退化，都允许反反应器温度度设定值过过冲几乎55 EE的非线性性自适应控控制器是非非常强大的的从批次不不同批次，并并说明仿真真变化不大大。 当然，非线线性自适应应鲁棒性控控制器是一一个行参数数的直接结结果估计。回回想一下，这这个算法有有一个初步步的上线能能量平衡，以以提供一个个估计最初初的传热系系数（U00 ）在升升温。因此此，它知道道如何传热热变化从批批次。为了了提高性能能PID类类控制器，不不同的调整整，将有用用于每个批批次。对于一个多多批次的过过程中，为为每个新形形势寻找新新的调整参参数很费时时。在这种种情况下，

37、非非线性自适适应控制器器将非常有有吸引力。其其结构变化化用的工艺艺参数，如如值传热系系数，以提提供相同的的闭环响应应（所需的的错误轨迹迹）工厂模模式的转变变。在本节节中，工厂厂模型作为为结垢造成成不同程度度的改变。 反应温度 图8.比较较控制器：产品之一一，第五批批10.多种种产品第二个产品品首要关注注的是增加加所需的信信息。在本本节解决了了两个问题题：调整;过程的的参数。对于PIDD类控制器器（ PIID和PIID控制前前馈补偿） ，就是重新调调整以至于于呈现最大大的多个产品品系统的障障碍。对于于每个新产产品，新的的调整需要要良好的性性能。良好好优化的控控制器是无无数时间的的结果耗时时的试验

38、和和错误批次次。对于CChyllla-Haaase需需要为每个个反应堆，独独立PIDD调节因素素每个产品品的批次，两个产品共10套调整规则。对于前馈发布和热量的算法，传输功能饲料站必须为每个产品进行微调。 上线QR能量平衡能以产品的相同形式实施。非线性自适应控制器的优势因为其机理模型的PID控制器为基础的方法。所需的闭环轨迹可以指定产品（如有必要，每个的ChyllaHaase反应堆产品之一， D ， D2和D3的值也给两个产品控制好）。控制器针对不同结构的变化自动在线测量和工艺参数的值。 第二点是利益工艺参数。对于三个控制器，表2总结了其过程中每个算法所需的参数。唯一的参数是不容易测量或很难找

39、到列出比热值，如水和饲料温度的假定。每个工艺参数的值需要为每个聚合物产品。由于U ， FL和纳纳米更新上上线，这些些参数如何何预期需要要改变方法法。显然，非非线性控制制器需要更更多的知识识过程和更更加努力落实实建模。一般般最初建模模的性质是是完整的。图9显示了了两个产品品的模拟，首首先：只有非线线性自适应应控制器能能够维持界界内的温度度并控制好产产品;其次次，传热能能力系统脱脱落时，更更新迅速产品品两个，因因此， PPID类控控制器有温温度调节的的显著问题题饲料期结结束（约770-755分钟）。它它应该值得得注意的是是，非线性性自适应控控制器直接接延伸到产产品的两个个部分，因因为在相同同的参数

40、UU和FL变变化这两种种产品的结结构方式。因因此，从产产品之一的的模型形式式充分表现现生产第二二聚合物时时参数的行行为。如果果这不正确确的，不同同的模式将将需要制定定每个产品品不断变化化的参数。 Chylla和Haase（1993），产品配方两个由两个饲料时期，但是，只有第一个展示了这一情况。在第二次饲料，传热系数下降到零，这不可能控制。这工艺条件的结果并不能固定控制算法（更多关于这方面的讨论可发现在克拉克 - 普林格尔（1995） ） 。一般问题下，多种饲料时期引入一些新的问题，下面包含简短的讨论。 PID反馈控制器，由于不断变化的传热能力，预计新的调整规则将要求每个饲料期间。如果平均调整时

41、，它预计PID反馈算法将显示控制性能退化。在每次使用用期间和释释放热量每每个饲料的的干扰停止止时，可能需需要重新调调整前馈算算法。对于于两个饲料料的时期，可能需要单独的传递函数，这都取决于流速和单体每个饲料的类型。因为其一般般性质，非线性控控制器处理理不同的饲饲料时期很很容易。然而而，这可能要更加专业化化。如果更更新参数的的变化，在在相同的方方式每个饲饲料期间，这这里介绍的的估计算法法表现更加加良好。但但是，如果果更新的参参数在不同同的饲料期期间展示不不同的行为为，这就需需要新车型型。当然这种情情况可能会会发生，这这就要减少少一般性质质的非线性性自适应控控制器。 表2.工艺参数数摘要非线性自适

42、适应温度控控制图9.控制制器的比较较:产品二，第第一批产品品11.结论温度控制一一直被认为为是半批式式反应器上上工业的挑挑战。一个个非线性加加上与微分分几何控制制器扩展卡卡尔曼滤波波的建议相相比，反馈馈PID控控制器和前前馈反馈PPID控制制器。由于于控制器是是基于容易易可用的测测量和简单单的能量平平衡模型，它它应该是非非常适用于于大多数批批次反应器器的温度控控制问题。这些关键结果总结如下：对于系统运运行状况，将将其中一直直重复，PPID控制制器尽可能能控制好。在在这种情况况下，可能能需要一个个更加复杂杂的基于控控制器的模模型。 然而，对于于多批次，多多产品体系系，非线性性自适应控控制器提供供

43、了更多的的保证。在这这些情况下下，像PID控控制前馈补补偿这样的的控制器，其每个情况况需要重新新调整。以以实证模型型为基础的的控制器也也将为每一一种情况的的模型识别别。然而非线性性自适应控控制器会自自动更新，以以实现一个个特定的闭闭环响应整整个工艺条条件范围。如果不变，平平均时间值值不同的参参数TERRS用于非非线性控制制器;会出出现很差的控制结果果。这说明明需要进行行更精确的的资料以实现现非线性控控制的有事事。通过简简单的先验验知识，建建议随时间间变化的未未知行为模模型参数，同时估计算法提供良好的估计。未知参数的估计上线非线性控制器的成功是至关重要的。它提高了控制器的能力，处理一批批和多产品情况，以及提供过程/模型失配补偿机制。由此产生的的非线性自自适应控制制器提供货货了良好的的经营全方方位控制性性能条件和和产品。第 22 页 共 22 页