一類反應器-換熱器網絡的建模與控制方法研究.pdf

1、連續(xù)攪拌反應釜是化工行業(yè)中廣泛使用的一種復雜非線性化學反應器。工業(yè)生產中絕大多數化學反應都伴隨著熱效應，如果反應器中的熱量不能及時排放，可能會導致危險事件的發(fā)生，并且過高或過低的溫度都會嚴重影響反應速率。因此，為確保放熱化學反應的安全性、反應過程在適宜的溫度條件下進行，研究連續(xù)攪拌反應器一換熱器網絡的建模和控制問題具有重要意義。 本文在連續(xù)攪拌反應器一換熱器網絡奇異攝動建模和魯棒性輸出跟蹤控制方法方面進行了較深入的研究，得到了一

2、些有意義的結果。 首先，針對連續(xù)攪拌反應器一換熱器網絡存在的復雜性和多時間尺度性做了詳細分析后，引入奇異攝動量將模型分解到快、慢時間尺度上，實現了模型降階。簡化后的模型更有利于過程網絡的分析、控制與優(yōu)化。 然后，針對反應器一換熱器網絡中多個控制變量與被控變量有交互影響的現象，引入相對增益矩陣(RGA)法對控制系統進行了定量分析，確定出控制變量與被控變量的最佳搭配，從而為快、慢時間尺度上的控制器的設計提供指導信息。

3、 最后，根據微分幾何理論的反饋線性化方法，研究了反應器一換熱器網絡的魯棒輸出跟蹤控制器設計問題。本文針對網絡模型及其降階后得到的快、慢時間尺度模型，設計并仿真分析了反饋線性化輸出跟蹤控制器、PI控制器、增量非線性預測控制器的跟蹤控制性能和魯棒性能。 仿真結果表明，反應器一換熱器網絡通過引入奇異攝動量對模型降階的方法不僅簡化了原有模型的復雜性，而且針對不同時間尺度上被控量的特點分別設計控制器的方法，更適于控制優(yōu)化的研究。本文在快時