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专利号: 2013103111849
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.具有多速率采样连续搅拌釜式反应器的滚动时域估计方法,其特征在于,具体步骤如下:(1)、对CSTR装置进行状态空间建模,并确定其正常工作的工作范围和工作范围内的稳态工作点;

式中,CA为物质A的浓度,CA0为物质A初始浓度,CAs为物质A在稳态时浓度,CB为物质B的浓度,CBs为物质B在稳态时浓度,为反应釜内温度, 为反应釜内初始温度, 为稳态时反应釜内温度, 为冷却剂温度,F/V为稀释率,V为体积流量,AR为反应堆表面面积,CP为热容量,kw为传热系数,ρ为密度, 为物质A到物质B反应焓, 为物质B到物质C反应焓,反应速率系数k1和k2由反应釜内温度决定 k0为频率因子,EA1和EA2为活化能,R为理想气体常数;

(2)、在工作范围内的稳态工作点附近将CSTR的状态空间模型线性化;

式中,x(t)=[x1(t) x2(t) x3(t)]T,x1(t)为物质A在t时刻的浓度,x2(t)为物质B在t时刻的浓度,x3(t)为在t时刻反应釜内的温度,w(t)为在t时刻反应釜内的有界扰动,即||w(t)||≤0.3,A为线性化后得到的系统参数,具体为(3)、设定系统的标准采样周期T0和各个传感器的采样周期,对CSTR中温度和浓度的测量传感器采用不同的采样周期,将线性化的CSTR状态空间模型离散化,对于未采样的测量输出用预测值补偿,得到多速率的CSTR线性离散化状态空间模型;

式中, y(k)=[y1(k) y2(k)]T,y1(k)为物质A在k时刻浓度的测量值,y2(k)为在k时刻反应釜内温度的测量值,v(k)为在k时刻反应釜内的有界扰动,即||v(k)||≤0.2,为k时刻系统状态x(k)的预测值,C为测量输出权重矩阵, 为单位矩阵, θ1(k)=1表示物质A在k时刻有测量值,

θ1(k)=0表示物质A在k时刻没有测量值,θ2(k)=1;

(4)、设定滚动时域窗口长度N和权重矩阵,将多速率CSTR的滚动时域估计问题转化为等价的最小化问题;

约束条件:

式中,J(k)为性能指标, 为k时刻x(k)的最优估计值;

(5)、通过一阶最优性原理求解步骤(4)设定的最小化问题,具体步骤如下:S1-1:初始化,设定测试时间长度K,在可行域的区间范围内,任意初始化k时刻的先验估计值,k-N时刻到k时刻的测量输出序列;

S1-2:根据一阶最优性原理,以k时刻的先验估计值为初始迭代点,对步骤(4)中的最小化问题求一阶偏导数,得到k-N时刻最优估计值;

S1-3:根据滚动优化原理,计算当前k时刻的最优估计值;

S1-4:根据k时刻的最优估计值更新k+1时刻的先验估计值;

S1-5:判断终止条件:如果k=K,结束,得到信噪比估计最优值;否则,k=k+1,转到S1-

2。