基于glbest-pso算法的cstr系統(tǒng)魯棒pid控制(已修改)
2025-07-06 15:34 本頁(yè)面
【正文】 基于GLBestPSO算法的CSTR系統(tǒng)魯棒PID控制*關(guān)鍵詞：連續(xù)攪拌，反應(yīng)釜，粒子群優(yōu)化連續(xù)攪拌反應(yīng)釜(Continuously Stirred Tank Reaetor,CSTR)是生產(chǎn)聚合物的核心設(shè)備,在染料、試劑、藥品、食品以及合成材料等工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。它是一種復(fù)雜的非線性化學(xué)反應(yīng)器,其控制質(zhì)量直接影響到生產(chǎn)效率和質(zhì)量指標(biāo)。但作為被控對(duì)象,CSTR系統(tǒng)具有高非線性、大時(shí)滯性、不確定性、高危險(xiǎn)性等特點(diǎn),對(duì)于CSTR的某一特定工作點(diǎn),采用常規(guī)PID參數(shù)設(shè)計(jì)方法就能使系統(tǒng)具有滿意的控制效果。但是,隨著過(guò)程特性、外部條件等的改變以及其它各種不確定因素的影響,PID控制系統(tǒng)難以再保持滿意的控制效果,甚至?xí)霈F(xiàn)振蕩或發(fā)散現(xiàn)象。因此,利用魯棒控制技術(shù)進(jìn)行PID控制器的設(shè)計(jì)成為近年來(lái)懂得一個(gè)熱點(diǎn)課題。魯棒PID控制器設(shè)計(jì)的主要思路是在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下,尋找一組合理的PID控制器參數(shù),使系統(tǒng)能克服過(guò)程中的各種不確定因素,并且具有良好的控制性能。針對(duì)多模型不確定對(duì)象,Ge等[1]提出一種基于LQRLMI的魯棒PID控制器設(shè)計(jì)方法。Goncalves等[2]提出一種魯棒兩自由度PID控制器設(shè)計(jì)方法滿足閉環(huán)系統(tǒng)的性能指標(biāo)。Kim等[3]提出一種基于擴(kuò)展Lagrange粒子群化算法的魯棒PID控制器設(shè)計(jì)方法來(lái)滿足多個(gè)H∞性能指標(biāo)。盡管H∞與LMI等魯棒控制理論的應(yīng)用在一定程度上提高了PID控制器的魯棒性,但是存在計(jì)算量大、求解困難等問(wèn)題,有些問(wèn)題已經(jīng)被證明是NP 難問(wèn)題。隨著智能控制理論的不斷發(fā)展和完善,更多的智能控制方法也被嘗試應(yīng)用于多模型不確定問(wèn)題。針對(duì)多模型不確定問(wèn)題研究合適的智能控制方案來(lái)設(shè)計(jì)較為理想的魯棒PID控制器,同時(shí)具有理論和現(xiàn)實(shí)上的意義。本文提出了一種基于改進(jìn)PSO算法的魯棒PID控制方法,并應(yīng)用于CSTR系統(tǒng)控制中,進(jìn)行了初步的應(yīng)用研究。 考慮如圖1所示的系統(tǒng)。為PID控制器,表示被控對(duì)象,為系統(tǒng)干擾,和分別為系統(tǒng)的輸出和設(shè)定值。式中,為PID控制器的比例、積分、微分系數(shù)。系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為:系統(tǒng)的靈敏度函數(shù)為:系統(tǒng)在擾動(dòng)作用下的輸出為:考慮過(guò)程的不確定,當(dāng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)與過(guò)程實(shí)際存在偏差時(shí),由其引起的閉環(huán)傳遞函數(shù)的誤差為由Taylor定理得:結(jié)合式(3)、(4),可得: 可見(jiàn),當(dāng)過(guò)程的不確定性導(dǎo)致被控對(duì)象特征發(fā)生變化時(shí),可作為評(píng)價(jià)控制系統(tǒng)魯棒性能的一個(gè)指標(biāo),其值越小,表明控制系統(tǒng)的魯棒性能越強(qiáng)。同時(shí),由式(5)可知,的值還可反映出系統(tǒng)對(duì)噪聲的抑制能力,越小,表示系統(tǒng)抗
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