非線性自適應(yīng)溫度控制的多產(chǎn)品

1、常州大學(xué)本科生畢業(yè)論文外文翻譯第29頁 共29頁非線性自適應(yīng)溫度控制的多產(chǎn)品，半間歇聚合反應(yīng)堆 摘要：本文認(rèn)為半半間歇聚聚合反應(yīng)應(yīng)堆的溫溫度控制制必須考慮慮以下幾幾個問題題： （一一）在同同一反應(yīng)應(yīng)器中生產(chǎn)多多種產(chǎn)品品; （二二）在一一個批次次改變傳傳熱，批批次的特特點; （三）由由于不斷斷變化的的非線性性反應(yīng)率率單體濃濃度和擴擴散控制制終止反反應(yīng)（凝凝膠作用用）隨時時間變化化 ; （四）缺缺乏詳細(xì)細(xì)反應(yīng)堆堆動力學(xué)學(xué)模型。 Chyyllaa和Haaasee CChyllla ，RWW和出版版工業(yè)面面臨的挑挑戰(zhàn)問題題Haaase， DR （19993）半半間歇聚聚合反應(yīng)應(yīng)器的溫溫度控制制（更正正

2、更新） 。 CCompput 。CHHEM。 ENGG。 117 ， 2577-2664 ） ，是用用來作為為模擬的的基礎(chǔ)上上評估這這些問題題。一個非線性性自適應(yīng)應(yīng)控制器器組成的的非線性性控制器器（基于于微分幾幾何的概概念）加加上一個個擴展卡卡爾曼濾濾波（使使用現(xiàn)成成資料和和知識）提提供在所所有上述述情況的的出色的的控制。尤尤其是上上線，估計表表現(xiàn)強勁勁的關(guān)鍵鍵是通過廣廣泛條件件的非線線性控制制器，與與前饋條條款奠定定控制器器可以執(zhí)執(zhí)行在設(shè)設(shè)定的條條件之一一，然而而，他們們需要重重新調(diào)整整條件和和產(chǎn)品的的變化。 關(guān)鍵詞：非非線性控控制，自自適應(yīng)控控制;狀狀態(tài)估計計;批式式反應(yīng)器器;聚合合1.簡

3、介半間歇聚合合的溫度度控制反反應(yīng)堆是是一項重重要而不不平凡的的問題。由于其半一批性質(zhì)的行為，這個過程是非線性的展品隨時間變化的。此外，更改結(jié)果從大的變化傳熱特性當(dāng)然在聚合物溶液的粘度反應(yīng)。從批一批因增加反應(yīng)器壁結(jié)垢清理期間條件經(jīng)常變化，由于在變化之間如外部溫度環(huán)境條件和冷卻水的溫度（例如夏天到冬天條件）。最后，這是通常情況下，一個給定的批次反應(yīng)堆將用來產(chǎn)生一個以上的聚合物等級或類型。面對這種變化的條件，傳統(tǒng)的PID算法可能表現(xiàn)不佳，除非他們不斷地重新調(diào)整。 此外還存在相當(dāng)大的文學(xué)批量和半間歇聚合工藝控制。這些大致可列為修改的PID算法和Hamer（Juba于1986年，Davidson于198

4、7），模型預(yù)測控制器（Inglis等于1991），自適應(yīng)線性算法。Tzouanas ;（Defaye等人于1993年Shah于1989年）和非線性控制器（Soroush和Kravaris于1992; COTT Macchietto于1989年）。在一般情況下，在面對更多的經(jīng)典PID忽視雄辯的和復(fù)雜的解決方案。然而，在控制方面，改善往往是通過簡單的重新調(diào)整的可能或修改PID算法。線性模型預(yù)測自適應(yīng)控制器提供了許多優(yōu)秀的控制反應(yīng)堆，但不適合多批次或多種產(chǎn)品情況。在非線性微分方程領(lǐng)域，幾何控制器適用于批處理過程（ Kozub MacGregor于1992年b ;Soroush和Kravaris于19

5、92年）的非線性反應(yīng)堆和動力學(xué)模型知識通常假設(shè)。在本文中，我們解決了這一問題。在這些地方詳細(xì)的反應(yīng)堆的溫度控制知識是不適用的。 這項工作的的基礎(chǔ)和和仿真模模型，采采用的是是從工業(yè)業(yè)面臨的的挑戰(zhàn)問問題Chhyllla和HHaasse（119933年）出出版的方方法。關(guān)關(guān)鍵細(xì)節(jié)節(jié)總結(jié)如如下。2.Chyyllaa和Haaasee工業(yè)面面臨的挑挑戰(zhàn)問題題Chyllla和HHaasse（119933）模擬擬是基于于工業(yè)試試驗廠半半批式反反應(yīng)器。詳詳情過程程中參閱閱他們的的論文，唯唯一的主主要經(jīng)營營條件，就是必須由處理控制器概述：半間歇操操作;在一個反反應(yīng)器生生產(chǎn)的多多種產(chǎn)品品（兩個個樣本乳乳液產(chǎn)品品）;

6、改變傳傳熱能力力（在批批處理，從從一批一一批，并并從夏季季到冬季季條件下下） ;隨時時間變化化的，由由于非線線性反應(yīng)應(yīng)率改變變單體濃濃度和擴擴散控制制終止反反應(yīng)（凝凝膠效應(yīng)應(yīng)） 。在五大系列列聚合物物產(chǎn)品批批次與批次之之間，產(chǎn)產(chǎn)品刪除除，但反反應(yīng)堆卻卻沒有清清理。因因此，與與清洗后后的第一一批相比比，傳熱第第五批能能力的系系統(tǒng)要低低得多。經(jīng)經(jīng)過五年年批次，聚聚合物反反應(yīng)堆墻墻壁上（阻阻礙傳熱熱）被刪刪除。 在一批處理理過程中中，作為為一個反反應(yīng)堆的的增加粘粘度內(nèi)容容，傳熱系系數(shù)（ ）通通常減少少到其初初始值的的三分之之一。最初初的傳熱熱系數(shù)（UU0 ）變變化之一一一批五五個一批批幾乎減減半在單

7、單一產(chǎn)品品的生產(chǎn)產(chǎn)。凝膠膠效應(yīng)原原因增加加了9倍倍左右的的反應(yīng)率率。此外外，單體體飼料突突然啟動動并在幾幾個點停停止，這取決于于所生產(chǎn)產(chǎn)的產(chǎn)品品。 讀者對對模型方方程的更更多細(xì)節(jié)節(jié)于Chyyllaa和Haaasee（19993） 。能量量平衡在在這項工工作中模模擬略有有不同，出出版Chhyllla和HHaasse（見見附錄AA） 。 為了生產(chǎn)所需的聚合物產(chǎn)品屬性，非常嚴(yán)格的溫度控制是必需的?？刂破鲬?yīng)保持反應(yīng)堆溫度在設(shè)定值的程度華氏。盡管如上所述的條件很廣泛，控制器應(yīng)該使用知識是現(xiàn)成的（有限的測量，簡單的模型） 。目前，在試點的控制系統(tǒng)廠（公布的模型是基于）級聯(lián)，如圖。一，主控制器控制通過操縱的

8、給定的反應(yīng)器的溫度進(jìn)外套的溫度。一個從控制器調(diào)節(jié)閥崗位入口外套的溫度保持在由主控制器設(shè)定值計算。 PID算法目前正在實施兩個循環(huán)。 結(jié)果發(fā)現(xiàn)，循環(huán)可以充分使用PI算法控制。因此，這項工作是為了找到一個更好的控制器主關(guān)注循環(huán)。仿真結(jié)果表明，作為主PID控制器不能維持室內(nèi)的溫度所需的限制，并使設(shè)定值超過5華氏度。這是與工業(yè)反應(yīng)器觀測相一致（ Chylla和Haase，1993年）。 圖1.Chyyllaa -HHaasse反應(yīng)應(yīng)堆的示示意圖3.紙張概概述文件的其余余部分安安排如下下：首先先，為Chyyllaa-Haaase反反應(yīng)堆準(zhǔn)準(zhǔn)備非線線性自適適應(yīng)（ NLAA ）控控制器。該該算法由由一個非非

9、線性微微分幾何何控制器器與擴展展卡爾曼曼濾波（EEKF ）提供供的估計計隨時間間變化的的參數(shù)。非線性自適應(yīng)算法是對產(chǎn)品介紹，第一批清洗后的條件。 其二，NLA控制器相比，一個PID控制器和前饋補償?shù)腜ID。與前饋補償和的PID非線性自適應(yīng)控制器是最有前途的解決方案?？梢钥闯觯凇袄硐氲臈l件下”，兩個PID控制提供良好的前饋補償了NLA控制。當(dāng)擴展到多批次和多產(chǎn)品，非線性自適應(yīng)算法顯然優(yōu)于與前饋補償?shù)腜ID 。該文件的最最后一節(jié)節(jié)為總結(jié)的的結(jié)果。4.非線性性控制基于微分幾幾何的非非線性控控制器控控制理論論經(jīng)常用用于自由由基聚合合反應(yīng)器器（ KKozuub和MMacGGreggor于于19992年

10、bb ; Sorroussh和KKravvariis于19992年） 。然而而，在許許多成功功的應(yīng)用程程序相比比，在使用用的過程程中運用用了非常常復(fù)雜的的模型。在在這項工工作中，幾幾何非線線性控制制器在一般能能量平衡衡的基礎(chǔ)礎(chǔ)上衍生生了semmibaatchh反應(yīng)堆堆。參數(shù)數(shù)如沒有有詳細(xì)的的模型傳傳熱或粘粘度都被被假定為為可用。 有許多等價價的方法法派生非非線性控控制算法法。在這這項工作作中，非非線性控控制器是是來自一一個錯誤誤軌跡的的基礎(chǔ)（McaAuley等人于1990年麥考利和MacGregor于1993年）?；拘枰哪芰科胶夥匠掏茖?dǎo)出控制器 其中FL是是一個集集總參數(shù)數(shù)的效果果反應(yīng)速速

11、率（即即凝膠的的粘度效效應(yīng)）和和指前因因子。后后來被稱稱為自動動加速因因子。請請注意，在這里詳細(xì)的動力學(xué)知識不可用，這樣的總體結(jié)構(gòu)將適用于大多數(shù)間歇聚合反應(yīng)堆。從（1） （2）能源平衡左右出現(xiàn)反應(yīng)堆及其內(nèi)容，在一般狀態(tài)空間的符號如下： 其中y是控控制變量量（溫度度）和向向量x TT TM TT 主控制器的的操縱變變量（UU）是入口口溫度設(shè)設(shè)定值（ TJ . P ） 。為了了推導(dǎo)出出非線性性控制器器，它假假定從動動態(tài)非常?？?。因因此，實實際進(jìn)假假定等于于溫度（ TJ ，（22） ）設(shè)設(shè)定值。這這種假設(shè)設(shè)顯著簡簡化控制制器和介介紹一些些進(jìn)程/型號不不匹配。然然而，錯錯配引入入的假設(shè)設(shè)不顯著著影響的

12、的表現(xiàn)非非線性控控制器（克克拉克 - 普普林格爾爾，19995年年） 。檢查過程方方程，可可以看出出，過程程有兩個個相對順順序（相相對順序序輸入次次數(shù)（ TJ ， P ）必必須集成成到更多多相對的的討論影影響輸出出（7） ; 為為了見KKravvariis和坎坎特（119900） 。適當(dāng)當(dāng)?shù)恼`差差方程（即即所需的的閉環(huán)行行為）一一個相對對順序兩兩個過程程 其中ee = （Y ， PP - Y） =（TT P - TT ）。積分項允許許注冊成成立不可可或缺的的行動來來消除偏偏移從模模型產(chǎn)生生與過程程中的不不匹配。參參數(shù)d ，DDE和DD3控制制器的調(diào)調(diào)整常數(shù)數(shù)，由選選定的用用戶可以以指定所所需的

13、閉閉環(huán)行為為。對于于ChyyllaaHaaase系系統(tǒng)， DJ和和DE選選擇633 ， D3 = 00 ，這這些值預(yù)預(yù)測過阻阻尼閉環(huán)環(huán)行為與與建立時時間100分鐘左左右。價價值OFFD 33是通過過試驗和和錯誤調(diào)調(diào)整（44）和差差異，以以彌補實實際閉環(huán)環(huán)廠行為為。值DD3 = 0.4提供供良好的的性能。 對于兩個或或兩個以以上的，系系統(tǒng)的相相對順序序衍生工工具的符符號顯著著簡化控控制器的的推導(dǎo)。鑒鑒于一個個向量函函數(shù)f（xx ）和和一個標(biāo)標(biāo)量函數(shù)數(shù)H（XX） ，李李導(dǎo)的HH （XX）修復(fù)復(fù)方向） （3）項所所述的相相對順序序兩個系系統(tǒng)可以以重新使使用李群群衍生工工具在以以下形式式表示： （6）

14、代入入誤差方方程（44） （77） ，假假設(shè)恒定定的設(shè)定定和重新新安排，給給人 （8）為操操縱非線線性控制制器的變變量表達(dá)達(dá)式。在在模型（88）是完完美的，（44） ，該該工廠將將表現(xiàn)為為指定的的表達(dá)式式里衍生工工具時，需需要在本本系統(tǒng)（ （6）（ 7） ）控制制器（ （8） ）見附附錄B。 要落實控制制器， （8）在在每個評評估時刻刻。要做做到這一一點，工工藝參數(shù)數(shù)值的模型方方程（11）和（22）要求求。對于于許多人人來說是是常量參參數(shù)，如如單體的的比熱，很很好的估估計可能能是手冊冊或植物物專有信信息。然然而，不不同的是是如傳熱熱系數(shù)或或參數(shù)自自動加速速因子等等小信息息。一種種選擇是是使用在

15、在不斷的的平均值值控制器器模型。圖圖2顯示示的表現(xiàn)現(xiàn)一個產(chǎn)產(chǎn)品之一一，其中中之一的的非線性性控制器器仿真時時的平均均值的傳傳熱率（ UA）和和自動加加速因子子（ / 3）被被使用。一一價值8875 BTUU / （ F H ）用用于UAA （真真正的價價值從114000 5000 BBTU / （ FF H ）在批批次范圍圍）和！ 32200分分 - / 3 （ truue參數(shù)數(shù)提高到到297700分分 - 從33000分- I ） 。所所有其他他參數(shù)（11 ）（22）假定定為完全全已知和和國家案案例圖。 2。顯顯示為非非線性控控制器繪繪制虛線線實線和和一個PPID控控制器以以供參考考。設(shè)定定

16、值（ 1800 F）的的產(chǎn)品之之一，良良好的控控制的限限制（ + F），也也方便顯示示，設(shè)定定值將不不會被繪繪制在未未來圖表表。如圖2，無無論是控控制和操操縱的行行為變量量，最初電抗抗器被控控在環(huán)境境與水和和預(yù)聚物物溫度990FF（請注注意，只只有堆溫溫圖的上上半部分分顯示）?！皟?nèi)內(nèi)容被加加熱到設(shè)設(shè)定值的的程度內(nèi)內(nèi)（設(shè)定定值1880FF）的產(chǎn)產(chǎn)品之一一。在1179 F時時，單體體進(jìn)料開開始。單單體是美美聯(lián)儲為為預(yù)先設(shè)設(shè)定的在在產(chǎn)品之之一（770分鐘鐘）的時時間長度度恒進(jìn)給給速度。 70分分鐘后的的飼料停停止在批批處理模模式下運運行的反反應(yīng)堆是是一個額額外的660分鐘鐘。兩個個產(chǎn)品的的配方是是相

17、似的的，不同同的飼料料率和飼飼料倍。執(zhí)執(zhí)行間隔隔主控回回路（算算法）是是15秒秒; 從從循環(huán)執(zhí)執(zhí)行每00.6秒秒一次。正如圖2可可以看出出，非線線性控制制器是不不完美的的。事實實上， PIDD優(yōu)于非非線性控控制器。顯顯然，即即使是納納入在非非線性控控制器的的積分也也不一定定與過程程/型號號相匹配。這這突出表表明，上上線的參參數(shù)估計計是非線線性控制制器順利利實施的的關(guān)鍵。在在接下來來的部分分，一個個擴展卡卡爾曼濾濾波器是是用來提提供幾個個時間估估計的不同參數(shù)數(shù)。 反應(yīng)溫溫度 時間（分分鐘） 時時間（分分鐘） 圖22.與非線性性控制使使用UAA和B（實線線）的平平均值相相比，PP1D的的控制（虛虛

18、線） 5.擴展卡卡爾曼濾濾波從上一節(jié)的的結(jié)果表表明，時時變參數(shù)數(shù)的信息息需要執(zhí)執(zhí)行的非非線性控控制器。在在本節(jié)中中，擴展展卡爾曼曼濾波提提供所需需的估計計。這種種特殊的的方法狀狀態(tài)和參參數(shù)估計計已成功功地應(yīng)用用于聚合合反應(yīng)堆堆（Gaagnoon和MaccGreegorr于19991年，麥麥考利和和MaccGreegorr于19991年; Koozubb和MaacGrregoor于19992 ; Kiim等人人于19992年。DDimiitraatoss等 于19889）?？柭牡臉?biāo)準(zhǔn)理理論過濾濾可以發(fā)發(fā)現(xiàn)在這這些出版版物中并并不會在在這里重重復(fù)。 在在非線性性控制方方程包含含幾個參參數(shù)可能

19、能不知道道的。然然而，卡卡爾曼濾濾波器的的自由是是有限度度的，而不不是所有有都可以更更新未知知數(shù)。出出于這個個原因，只只有是隨隨時間變變化的參參數(shù)，其其值無法法通過其其他途徑徑獲得被被認(rèn)為是是由EKKE更新新ChyyllaaHaaase反反應(yīng)堆，給給出確定定性的狀狀態(tài)模型型微分方方程（11）（22） （ TTTjoojT ） 。這這也是實實測變量量。未知知的隨時時間變化化的參數(shù)數(shù)作為增增強國家家必須估估計是熱熱傳熱系系數(shù)（UU）自動動加速因因子（ FL ）和單單體的痣痣（N ） 。由由于佛羅羅里達(dá)州州和痣單單體只出出現(xiàn)在所所有的過過程作為為一個產(chǎn)產(chǎn)品方程程，F(xiàn)LL和納米米的價值值是無法法估計的

20、的分開。然然而，產(chǎn)產(chǎn)品的估估計，魚魚翅，是是從溫度度測量。最最終，只只有有價值的的bnmm，才是必需需的非線線性控制制器。為了適用于于EKFF這些參參數(shù)，必必須承擔(dān)擔(dān)他們的的時間模模型結(jié)構(gòu)構(gòu)整個批批次的持持續(xù)時間間變化。一一隨機游游走模型型通常假假定的行行為未知知參數(shù)，如如果一個個人有沒沒有更好好的先驗驗知識。參參數(shù)產(chǎn)品品的預(yù)期期的行為為finnm是復(fù)復(fù)雜的，從從隨機游游走（實實線，圖圖3）。假設(shè)設(shè)在EKKF的一一個隨機機步行結(jié)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致致貧困的的估計，尤尤其是當(dāng)當(dāng)單體進(jìn)進(jìn)料開始始（虛線線，圖33標(biāo)記“非非結(jié)構(gòu)化化EKFF的）。在在圖3，假假定（現(xiàn)現(xiàn)在）衡衡量的傳傳熱系數(shù)數(shù)是可用用FL和和納米所

21、所需的估估計。應(yīng)應(yīng)該指出出非結(jié)構(gòu)構(gòu)化EKKF的使使用非常常大的價價值方差差元素與與finnm相關(guān)關(guān)的國家家協(xié)方差差矩陣RR。這意意味著，EEKF的的依賴幾幾乎完全全是在溫溫度測量量而忽略略在這個個過程中中的任何何信息模模型。 圖3.估計計未知參參數(shù)長期期N米 在這種種情況下下，更應(yīng)應(yīng)該了解解的是一一般行為為的各個個參數(shù)。為為了提高高估計oof/33nm ，并利利用現(xiàn)有有的過程程模型（11）（22） ，提供供信息有有關(guān)的各各個組成成部分（ / 3和納米）可注冊成立。一個痣的結(jié)構(gòu)模型單體可以合并使用摩爾平衡 許多不同型型號的自自動加速速因子可可能提出出的。從從聚合物物過程中中的經(jīng)驗驗，它是是眾所周

22、周知，凝凝膠效應(yīng)應(yīng)的增加加是由于于聚合物物粒子的的粘度。通通常情況況下，粘粘度成倍倍增加和和指數(shù)模模型可能能假設(shè)： 其中“ mmasssfedd ”是是單體美美聯(lián)儲累累積質(zhì)量量更新參參數(shù)s 是作作為一個個隨機游游走。因因此， / 3取取代（110）在在所有的的過程方方程，小小號是是仿照作作為一個個隨機游游走（ K = K - J + WWK ） 。在實施擴展展卡爾曼曼濾波下下面的方方式。在在執(zhí)行步步驟K +1 ，痣平平衡， （9），集集成的過過程方程程（1 ）（22） ，從從上一步步“K ”當(dāng)前前步驟“ K + ” 。這給給出了一一個反應(yīng)應(yīng)堆模型型的預(yù)測測和溫度度： XD = TTTJ NM

23、+ 。由于于它是作作為一個個隨機建建模步行行，隨機機狀態(tài)的的預(yù)測值值（ XX = 0 當(dāng)溫度測量量變得可可用，擴擴展卡爾爾曼濾波波更新模模型預(yù)測測的溫度度狀態(tài)，隨機狀態(tài)s 作為 其中x *= T TTJ適合合和卡爾爾曼增益益，KK是是基于關(guān)關(guān)于預(yù)測測的作業(yè)業(yè)點的線線性X *（ TK + DDTK ） 。它它沒有更更新沒有有觀察到到的獨立立的未來來EKEE XDD（執(zhí)行行tkllt ） （111）是由由更新TT和TJJ ，和和預(yù)測值值的納米米值。當(dāng)當(dāng)然，人人們所期期望的模模型預(yù)測測單體的的摩爾開開始出現(xiàn)現(xiàn)分歧，給給出的開開環(huán)摩爾爾平衡的的狀態(tài)。然然而，在在EKFF調(diào)整模模型 （ ，因此此/ 33

24、 ） ，并提提供一個個優(yōu)秀的的prooducct/33n估計計。虛線線圖3顯顯示了這這種“結(jié)結(jié)構(gòu)性的的估計oof/33n米EEKF的的“一個個產(chǎn)品之之一，首首批模擬擬?，F(xiàn)在在重要的的瞬態(tài)iin/33n米的的初始部部分是為為藍(lán)本。已知圖3傳傳熱系數(shù)數(shù)（U）是是假設(shè)，但但是它也也必須估估計。由由于增加加粘度反反應(yīng)器的的內(nèi)容，它它是已知知的傳熱熱系數(shù)會會脫落指指數(shù)（上上圖圖。44 ，實實線） 。因此此，如果果有一項項指標(biāo)粘粘度，如如攪拌功功率（WW） ，然然后一個個模型的的形式可可以推測測的傳熱熱系數(shù)作作為 由于沒有在在電力攪攪拌器表表達(dá)ChhylllaHaaasee系統(tǒng)， （144）修改改，實際際

25、粘度是是用來表表示攪拌拌器功率率： （15）包包含兩個個未知參參數(shù)， 。一個個指出，在在可表達(dá)達(dá)為結(jié)束重新整理和代入入式（115 ）的的結(jié)果在在 （17）介介紹了如如何在傳傳熱系數(shù)數(shù)在單體體進(jìn)料期期間的變變化。為為了實現(xiàn)現(xiàn)初值和和終值的的U （UU0 ，UUR ）和和最后粘粘度/攪攪拌器功功率（）是必必需的。對對于聚合合物產(chǎn)品品，所有有批次應(yīng)應(yīng)該有大大致相同同的最終終粘度，因因此，基基于對過過去的平平均值可可用于批批次。 Chyyllaa-Haaase系系統(tǒng)，最最終傳熱熱系數(shù)僅僅略有不不同從一一批批為為給定的的的產(chǎn)品品。因此此，烏爾爾平均值值就足夠夠了。這這類型的的信息可可從能源源在幾個個批次

26、最最終實施施的平衡衡之間獲得得。獲得最初的的傳熱系系數(shù)值是是比較困困難的。與與U的最最終值， U0顯顯著不同同的批次次。對于于每個批批次，UU0使用用上線的的能源，可可估計平平衡在采采暖期，然然后再開開始單體體進(jìn)料： 實現(xiàn)了上線線的能量量平衡（118 ）表表明，當(dāng)當(dāng)操縱變變量時，U00的優(yōu)良良估計是是可能的的， TT）的 ，PP ，是其其最大值值。在這這段時間間里，堆堆溫在一一個幾乎乎恒定的的速度范圍圍內(nèi)增加加，并準(zhǔn)準(zhǔn)確dTTldtt估計是是可能的的。操縱縱后可變變關(guān)閉上上限，堆堆溫少可可預(yù)見的的行為，并并估計傳傳熱系數(shù)數(shù)惡化。因因此，最最后UOO的估計計，TJJ . 是在其其約束時時用來在在

27、（177） 。如如果沒有有過程的的變化，預(yù)預(yù)計，能能源（ 8 ）平平衡，最最終可能能被替換換每批在在初始熱熱轉(zhuǎn)移值值清洗順順序。返回的傳熱熱系數(shù)模模型（ （177） ） ，只有有tk44仍然不不明。模模擬（不不所示）表表明，一一個恒定定值， B充分分車型傳傳熱的軌軌跡系數(shù)數(shù)為所有有批次的的產(chǎn)品之之一。因因此，沒沒有必要要更新4行。當(dāng)當(dāng)然，如如果不知知道，人人們可以以將其與擴擴展卡爾爾曼過濾濾器繼續(xù)續(xù)作為一一個隨機機模型 4步行行和更新新上線。最最終4行估估計可刪刪除并替替換為適適當(dāng)?shù)墓拦烙嬛?。?7）隨隨時間變變化的傳傳熱系數(shù)數(shù)，與從從熱能量量平衡的的初始值值U0（ （188） ） ，用于于控

28、制和和狀態(tài)估估計。表表1根據(jù)據(jù)要求供供應(yīng)估計計算法總總結(jié)了用用戶的參參數(shù)值。相相同的參參數(shù)為產(chǎn)產(chǎn)品兩個個要求，但但是，它它們將有有不同的的價值觀觀。我正正在使用用的值在在此提出出模擬出出版，。靈靈敏度研研究（克克拉克 - 普普林格爾爾于19995年）表表明，性性能非線線性自適適應(yīng)算法法是在這這些估算算參數(shù)合合理的不不確定性性。結(jié)合合上述方方程，圖4顯顯示了估估計長期期/ / NMM和傳熱系系數(shù)為一一個產(chǎn)品品之一，一一批一個個仿真。有有些對溫溫度的測測量噪聲聲（O = 0.04 FF）， （注意意，噪音音O = 00.5 FF測試）。正正如圖44所示，結(jié)合擴展卡爾曼濾波和離線參數(shù)化是成功估算未知

29、的工藝參數(shù)。類似的性能在五個條件下觀察。 傳熱系數(shù) 時間（分鐘鐘） 時間（分鐘鐘）圖4.未知知參數(shù)的的估計表摘要所需需產(chǎn)品一一的參數(shù)數(shù)值， 6.非線性性自適應(yīng)應(yīng)控制估計算法的的目標(biāo)是是提供所所需的參參數(shù)估計計的非線線性控制制器。最最終確定定，估計計性能所所產(chǎn)生的的溫度控控制。參參數(shù)估計計產(chǎn)品/ 3納納米和傳傳熱系數(shù)數(shù)，U是是提供估估計算法法而單體體是被使使用。初初步能源源在加熱熱過程中中為實施的的平衡（118）提提供了一一個最初初的熱傳傳遞系數(shù)數(shù)，估計EEKE衍衍生物的的熱傳遞遞模型（66）（ 7 ）和和控制器器方程（88），這這種非線線性溫度度控制器器是在附附錄B圖圖5顯示示了一個個產(chǎn)品，批

30、批次的溫溫度控制制一個仿仿真。無無論是控控制和操操縱變量量顯示。同同樣噪音已已經(jīng)被添添加到溫溫度測量量（CRR = 0.004 F ）。非非線性自自適應(yīng)控控制器可可以輕松松地保持持溫度在在控制的的范圍內(nèi)內(nèi)。在目前為止止的所有有案件中中，有一一些固有有的過程程/模式式不匹配配。之間間有小錯錯誤估計計和真實實的參數(shù)數(shù)和結(jié)構(gòu)構(gòu)U和/ /真真實與假假定模型型是不同同的。也也存在結(jié)結(jié)構(gòu)不匹匹配的冷冷卻系統(tǒng)統(tǒng)。非線線性自適適應(yīng)控制制范圍其其他的相相當(dāng)大的的未建模模影響也也調(diào)查由由克拉克克 - 普林格格爾（119955），說明這這里討論論情況。通通常，參參數(shù)是假假設(shè)的一一個常量量，然而而，其真真正的價價值是

31、在艙口口中的變化化。為了了說明這這一點，單單體的比比熱（CCP ），在在真正的的過程中中被改變變時變參參數(shù)與初初始值的的0.44，在反反應(yīng)過程程中提高高到最終終值2。在在模型非非線性控控制器和和卡爾曼曼濾波器器，保留留了0.4的恒恒定值。如圖6，非線性性能根據(jù)這種不匹配的自適應(yīng)控制器。 product/3n米估計所示溫度圖。盡管CPMM顯著和未未知的變變化，非非線性控控制器還還提供了了良好的的溫度規(guī)規(guī)管。其其控制器器特性是一一種直接接擴展卡卡爾曼濾濾波的結(jié)結(jié)果。正正如圖66所示，估估計價值值of/3n M（虛虛線）慢慢慢背離離參數(shù)的的真值（實實線）。為為了所推推出的模模型誤差差補償增增加CPP

32、M值，因因此必須須提供更大大的冷卻卻， EEKF的的跌幅估估計反應(yīng)應(yīng)速率的的長期/納米。任任何進(jìn)程程/型號號不匹配配這可以以解釋為為在釋放放的熱量量變化分分為廣泛泛的一類類，將處處理的錯錯誤在這這種方式式EKFF的。因因此，擴擴展卡爾爾曼過濾濾器是在在提供一一個靈活活的特性性功能與非線性性控制器器。7.算法的的比較在本節(jié)中，三三個不同同的控制制算法比比較：一一個PIID ，前前饋補償償?shù)腜IID ，非非線性自自適應(yīng)控控制器。這這些控制制器選擇擇部分來來說明整整合效果果知識的的過程控制制算法。特特別是多多大的過過程信息息的問題題需要控控制好回回答。一一個簡短短的PIID與前前饋的PPID會會在本

33、文文章介紹紹。 PIDD算法被被認(rèn)為是是“調(diào)整整” 。其其初步調(diào)調(diào)整確定定可接受受的整定定規(guī)則，SSmitth和CCorrripiio ，在反應(yīng)堆堆的第一一順序的的基礎(chǔ)上上，近似似獲得多多批次的的試驗和和錯誤。PPID是是速度形形成與實實施下列列調(diào)整參參數(shù)： K = 5; TT = 77分鐘; TDD = 0.33分鐘。除除了調(diào)整整， PPID控控制器使使用沒有有過程的的信息。下圖的溫度調(diào)節(jié)可以看出此控制器。 圖2溫度PPID控控制超過過限額控控制兩倍倍。因此此，引入入前饋補補償，以以彌補釋釋放的熱熱量。使使用簡單單的上線線，估計計釋放（QQR）的的熱量能能量平衡衡（Juuba和和Hammer

34、于于19886 ; COOTT Maccchiiettto于19889年） ： 從溫度為ddTIddt值計計算數(shù)據(jù)據(jù)采用向向后差分分?jǐn)?shù)值分分化方程程。傳熱熱的行值值系數(shù)，UU也是必必需的（假假定其他他參數(shù)（119） ） 。一一個簡單單的二多多項式模模型可確確定從反反應(yīng)堆和和溫度時時間從前前面的批批次數(shù)據(jù)據(jù)。以下下多項式式MIAAL獲得得的產(chǎn)品品之一： （20）代代表一個個產(chǎn)品的的平均軌軌跡和五五個一批批的周期內(nèi)內(nèi)所有批批次。 （ 221 ）（222）總總結(jié)前饋饋算法產(chǎn)產(chǎn)品之一一：兩個前饋傳傳遞函數(shù)數(shù)的微調(diào)調(diào)，通過過試驗和和錯誤。前前饋信號號是結(jié)合合前面討討論的反反饋PIID控制制器（ （233

35、） ） 。 ffeeddforrwarrdlffeeddbacck算法法有更多多的進(jìn)程程信息納納入其結(jié)結(jié)構(gòu)比非非線性自自適應(yīng)控控制器的的PIDD ，但但小于（尤尤其是傳傳熱系數(shù)數(shù)）。PPID和和前饋補補償?shù)腜PID相相比，非非線性自自適應(yīng)控控制器在在接下來來的章節(jié)節(jié)介紹。 反反應(yīng)溫度度 入口口外套溫溫度設(shè)定定值 圖5.非線線性自適適應(yīng)控制制器的性性能8.理想的的條件下下的性能能圖7顯示了了三個控控制器的的性能一一個產(chǎn)品品之一，首首批模擬擬。噪聲聲添加到到溫度測測量。而而良好優(yōu)優(yōu)化PIID是顯顯示為破破折號 - 點點線，帶帶前饋的的PIDD補償圖圖點，非非線性自自適應(yīng)控控制器是是為實線線所示。1

36、華氏度度限制也也有繪制。 PIID控制制，前饋饋補償和和非線性性自適應(yīng)應(yīng)控制器器保持反反應(yīng)堆溫溫度所需需的邊界界內(nèi)。顯顯然，信信息關(guān)于于釋放的的熱量有有助于PPID控控制前饋饋最大限限度地減減少初始始溫度過過沖。然然而，溫溫度慢慢慢偏離設(shè)設(shè)定值附附近的期期值。 PIDD的展品品約800分鐘的的相同的的行為。這這種緩慢慢的向上上漂移溫溫度由于于這一事事實，傳傳熱系數(shù)數(shù)下降，大大大晚于于反應(yīng)，固固定增益益PIDD控制器器變得非非常呆滯滯。非線線性自適適應(yīng)控制制器展出出這樣一一個控制制問題EEKF提提供U的的最新估估計從圖7，非非線性自自適應(yīng)和和PIDD前饋行行動提供供良好的的控制，定定義Chhyl

37、lla和HHaasse（119933）。非非線性自自適應(yīng)算算法保持持最接近近的溫度度設(shè)定值值（ 1180 FF）的整整體。 反應(yīng)溫溫度 圖6.非線線性自適適應(yīng)控制制中存在在未建模模效果非線性自適適應(yīng)溫度度控制 圖7.比較較控制器器：產(chǎn)品品一，首首批 9.廣泛的的防污在本節(jié)中，呈現(xiàn)了控制器的魯棒性的污染。每個算法應(yīng)用于每個產(chǎn)品之一，一批五模擬。調(diào)音從上一節(jié)（批號一）使用。從圖中顯示示的結(jié)果果8，在在控制PPID算算法中顯示嚴(yán)嚴(yán)重退化化，都允許許反應(yīng)器器溫度設(shè)設(shè)定值過過沖幾乎乎5 E的的非線性性自適應(yīng)應(yīng)控制器器是非常常強大的的從批次次不同批批次，并并說明仿仿真變化化不大。 當(dāng)然，非線線性自適適應(yīng)魯

38、棒棒性控制制器是一一個行參參數(shù)的直直接結(jié)果果估計?；鼗叵胍幌孪拢@個個算法有有一個初初步的上上線能量量平衡，以以提供一一個估計計最初的的傳熱系系數(shù)（UU0 ）在在升溫。因因此，它它知道如如何傳熱熱變化從從批次。為為了提高高性能PPID類類控制器器，不同同的調(diào)整整，將有有用于每每個批次次。對于一個多多批次的的過程中中，為每每個新形形勢尋找找新的調(diào)調(diào)整參數(shù)數(shù)很費時時。在這這種情況況下，非非線性自自適應(yīng)控控制器將將非常有有吸引力力。其結(jié)結(jié)構(gòu)變化化用的工工藝參數(shù)數(shù)，如值值傳熱系系數(shù)，以以提供相相同的閉閉環(huán)響應(yīng)應(yīng)（所需需的錯誤誤軌跡）工工廠模式式的轉(zhuǎn)變變。在本本節(jié)中，工工廠模型型作為結(jié)結(jié)垢造成成不同程程

39、度的改改變。 反應(yīng)應(yīng)溫度 圖8.比較較控制器器：產(chǎn)品品之一，第第五批10.多種種產(chǎn)品第二個產(chǎn)品品首要關(guān)關(guān)注的是是增加所所需的信信息。在在本節(jié)解解決了兩個問問題：調(diào)整整;過過程的參參數(shù)。對于PIDD類控制制器（ PIDD和PIID控制制前饋補補償） ，就是是重新調(diào)調(diào)整以至至于呈現(xiàn)現(xiàn)最大的的多個產(chǎn)產(chǎn)品系統(tǒng)統(tǒng)的障礙礙。對于于每個新新產(chǎn)品，新新的調(diào)整整需要良好好的性能能。良好好優(yōu)化的的控制器器是無數(shù)數(shù)時間的的結(jié)果耗耗時的試試驗和錯錯誤批次次。對于于Chyyllaa-Haaasee需要為為每個反反應(yīng)堆，獨獨立PIID調(diào)節(jié)節(jié)因素每每個產(chǎn)品品的批次次，兩個個產(chǎn)品共共10套套調(diào)整規(guī)規(guī)則。對對于前饋饋發(fā)布和和熱

40、量的的算法，傳傳輸功能能飼料站站必須為為每個產(chǎn)產(chǎn)品進(jìn)行行微調(diào)。 上線QR能量平衡能以產(chǎn)品的相同形式實施。非線性自適應(yīng)控制器的優(yōu)勢因為其機理模型的PID控制器為基礎(chǔ)的方法。所需的閉環(huán)軌跡可以指定產(chǎn)品（如有必要，每個的ChyllaHaase反應(yīng)堆產(chǎn)品之一， D ， D2和D3的值也給兩個產(chǎn)品控制好）。控制器針對不同結(jié)構(gòu)的變化自動在線測量和工藝參數(shù)的值。 第二點是利益工藝參數(shù)。對于三個控制器，表2總結(jié)了其過程中每個算法所需的參數(shù)。唯一的參數(shù)是不容易測量或很難找到列出比熱值，如水和飼料溫度的假定。每個工藝參數(shù)的值需要為每個聚合物產(chǎn)品。由于U ， FL和和納米更更新上線線，這些些參數(shù)如如何預(yù)期期需要改改變方法法。顯然然，非線線性控制制器需要要更多的的知識過過程和更更加努力落落實建模模。一般般最初建建模的性性質(zhì)是完完整的。圖9顯示了了兩個產(chǎn)產(chǎn)品的模模擬，首首先：只有非非線性自自適應(yīng)控控制器能能夠維持持界內(nèi)的的溫度并并控制好好產(chǎn)品;其次，傳熱能力系統(tǒng)脫落時，更新迅速產(chǎn)品兩個，因此， PID類控制器有溫度調(diào)節(jié)的顯著問題飼料期結(jié)束（約7