应用非线性降阶观测器在线估计连续搅拌反应釜系统状态

本文以实际非线性连续搅拌反应釜(CSTR)为背景,利用 Lyapunov稳定性和指数可观系统概念,提出并设计了一种适合于工程实际应用的非线性降阶观测器,并实际用作实时在线观测估计CSTR系统的不可测状态。结果表明,这种观测器计算量小、结构简单、适应性强,且便于实时在线估算,即使系统处于随机干扰的环境,亦能获得满意的结果。     

非线性观测器及其应用(上)一类高阶非线性系统的观测器

针对子系统的不可测状态之间呈下三角阵式关联的一类主阶非线性系统,本文给出了其观测器型式和反馈增益阵的设计方法,同时进一步讲座了存在不可测输入时系统的观测,这种观测器设计简单,便于实施和调变量进行的处理,对于化工生产过程中经常遇到的这类高阶非线性系统,这种观测器设计简单,便于实施和调整。     

一种新的常压塔汽油干点观测方法

提出一种新的汽油干点观测方法－机理模型与神经网络相结合的汽油干点观测方法。这一方法是先将Luenberger观测器理论应用到常压塔顶这一具有不可测输入的非线性系统,构造Luenberger观测器观测出一些不可测量但可观测的内部物理量;然后将这些内部物理量与其它物理量一起作为输入信号,汽油干点作为输出信号构成神经网络观测汽油干点,并用改进的学习算法训练神经网络;通过与其它方法进行比较,表明这一观测方法有较高的精确度及较强的适应性。     

催化裂化提升管反应器不可测输入的在线观测

在非线性系统观测理论基础上给出满足一定条件的不可测输入可观性的简化充分性条件,在此基础上分析催化裂化提升管反应器（FCCU）不可测输入的可观测条件,提出一更为有效的观测方案,给出仿真结果和工业运行结果.     

基于状态观测器的催化裂化装置不可测变量在线估计

采用基于非线性微分-代数方程的自适应状态观测器对催化裂化装置的油品产率、催化剂循环量等不可测变量进行在线估计.如果非线性微分-代数系统在工作点附近的线性化系统可观,则可以通过线性化系统的极点配置在线选取合适的状态观测器反馈增益阵,以实现能在较大范围内稳定工作的自适应状态观测器.可观性分析和观测器仿真表明,如果存在模型参...     

基于扩张状态观测器的换热器动态面控制

针对带有延时、大惯性换热器温度控制问题,设计基于扩张状态观测器（ESO）动态面控制器。换热器温度控制是非线性的、时变的和不确定的动态过程,采用扩张状态观测器不仅可以获取系统不可测状态还能实时估计系统动态;采用动态面控制律,实现对温度的精确快速跟踪。利用Lyapunov函数证明控制系统的稳定性。通过对经典PID控制方法、动态矩阵控制方法和基于扩张状态观测器的动态面控制方法进行比较,仿真结果表明基于扩张状态观测器的动态面控制方法具有更优越的控制效果和鲁棒性能,且在被控系统设定值和扰动发生变化时具有更好的动态响应性能。     

基于广义状态观测器的催化裂化装置软仪表

与常规的输出校正软仪表不同,催化裂化装置软仪表的主导变量完全不可测,只能通过辅助变量进行在线校正,因此利用状态观测器构造催化裂化装置软仪表。催化裂化装置为指数1型广义非线性系统,理论分析证明,如果指数1型广义非线性系统在工作点线性化得到的广义线性变参数系统能检测,则可以通过线性化系统的在线极点配置来选取合适的状态观测器反馈增益阵,以确保广义状态观测器存在并在较大范围内是稳定的,从而保证软仪表对主导变量的在线估计值可以收敛于理论值。仿真结果表明,即使催化剂循环量为不可测输入变量,将其扩展为状态变量后,利用提升管反应器出口温度作为辅助变量进行在线校正,即可构成催化裂化装置软仪表完成对油品产率、催化剂循环量等不可测变量的在线估计,估计值能够稳定收敛到理论值并具有较好的动态性能。     

基于扩张状态观测器的换热器动态面控制

针对带有延时、大惯性换热器温度控制问题,设计基于扩张状态观测器(ESO)动态面控制器。换热器温度控制是非线性的、时变的和不确定的动态过程,采用扩张状态观测器不仅可以获取系统不可测状态还能实时估计系统动态;采用动态面控制律,实现对温度的精确快速跟踪。利用Lyapunov函数证明控制系统的稳定性。通过对经典PID控制方法、动态矩阵控制方法和基于扩张状态观测器的动态面控制方法进行比较,仿真结果表明基于扩张状态观测器的动态面控制方法具有更优越的控制效果和鲁棒性能,且在被控系统设定值和扰动发生变化时具有更好的动态响应性能。     

基于观测器的网络切换模糊系统的鲁棒镇定

研究一类系统状态不可测的不确定性网络切换模糊系统的鲁棒镇定问题。考虑单包传输且没有数据包丢失的情况,建立网络切换模糊系统的离散模型,使用切换技术及多Lyapunov函数方法,设计模糊观测器及反馈控制器,并以矩阵不等式的形式给出使系统渐近稳定的条件。最后仿真结果表明方法的有效性。     

一类不匹配不确定动态系统的鲁棒执行器故障检测与重构

针对一类不匹配不确定性动态系统,将不匹配不确定性的滑模控制方法与线性矩阵不等式（LMI）方法结合,设计一种新的鲁棒滑模观测器,提出了不匹配不确定动态系统滑模观测器稳定的充分必要条件以及LMI的存在定理,并证明了对系统不确定性以及外界干扰具有鲁棒性。无须对动态系统进行规范化处理,直接利用LMI方法求解鲁棒观测器增益矩阵,简化了滑模观测器设计过程。根据上述设计的鲁棒滑模观测器,应用等价输出误差介入原理和LMI方法,设计重构执行器故障的优化策略,提出在线获取故障信息的鲁棒执行器故障检测与重构方法,实现执行器故障的检测与重构。数字仿真验证了执行器故障重构方法的可靠性。     

浅层石油地震勘探野外工作方法的优化

浅层地震勘探具有快速、经济、较全面反应地质结构的优点。然而,野外工作存在测线耗时较长、测线解释结果清晰度低等问题。研究了影响野外工作效果的诸多因素,提出了引入土壤氡测试、改进锤击方法、进行干扰波调查和完善观测系统等优化工作方法。达到了减少每公里测线耗时和提高测线解释结果清晰度的目标。     

化学反应器的神经元自适应观测和非线性控制

提出了一种基于神经网络的自适应观测和非线性控制策略,证明了自适应观测器的收敛件和非线性控制系统的稳定性,将其用于连续搅拌釜式放热反应器的浓度控制。根据可在线测量的反应温度,在线估计不可在线测量的反应物浓度和辨识Arrhenius指前因子,并利用重构的状态信息设计出带约束的非线性控制策略。仿真结果表明,观测器/控制器的组合提供了满意的闭环特性,证实了本文方法的有效性。     

浅谈化学分析中的干扰

１　前言化学分析测试工作者大都知道，为了得到可靠的分析结果，首先必须了解和消除干扰。每篇原始研究报告中，有关干扰的讨论是不可少的。在实际样品分析中，消除干扰是最耗时费力的环节之一。有时由于干扰严重，许多纯溶液分析时的满意方法都不能用于实际工作，因此人们甚至认为，化学分析测试的学问都集中在干扰的消除上。干扰是误差的主要来源。所谓干扰是由于性质与待测成份相近的共存物质在分析测试中表现出相似的反应性能，或者是某种外来因素给出与系统中待测项目相同的信号响应，从而产生错误结果。干扰的分类方法很多，例如，可…     

基于观测器的时滞系统故障诊断

针对状态含有时滞的故障系统,给出一种故障诊断设计方法。通过对系统设计未知输入观测器,利用观测的状态得到残差方程,从而诊断出时滞系统的故障,并能对传感器故障和执行器故障进行分离,最后给出故障诊断系统阈值的选取原则。     

化工过程中“常值”扰动降维观测器的设计

在化工过程控制中,存在着频繁的各种外界扰动,通常把这类扰动可看作是“常值”扰动。本文提出利用降维观测器理论设计“常值”扰动的“量测装置”,从而实现前馈正向补偿控制。     

现代控制论在化工过程中的应用研究 状态观测器的设计和应用

一、状态观测器的特点我们上文讨论的所有调节器,都是用状态变量 X 进行反馈的,这在实际应用中可能会出现不方便。因为对于一个具体的化工过程,状态变量一般说来并不都能检测得到的。通常系统的输出总是能直测的。为了使上面介绍的调节器都付诸实现,还必须介决如何获得状态变量的信息问题。解决这个问题的办法是设计一个状态观测器,利用系统     

基于Matlab/Simulink的气体分离装置多变量预测控制

依据丙烯精馏塔的工艺流程,介绍丙烯精馏塔机理模型和辨识模型的构建方法,并通过系统辨识方法得到了被控对象的多输入多输出模型。介绍预测控制及其算法的基本原理,通过编写基于状态空间模型的单步预测控制算法,对丙烯精馏塔进行多变量预测控制仿真,比较了预测控制算法对可测干扰,不可测干扰的抑制作用。     

人工神经网络软测量仪表延迟时间处理及动态特性研究

采用BP和RBF网络,开发了人工神经网络软测量仪表软件,实现了不可测变量的在线观测。讨论并解决了延迟时间的确定与处理、动态特性的拟合等主要难点问题。利用三层BP网络辨识出非线性对象的延迟时间;采用将输出量引入到多层静态神经网络的入口和对输入数据进行衰减加权的方法,完成对系统动态特性的表征,使所开发的神经网络软测量仪表更真实地反映了系统的静态和动态性能,准确性高且有更好的适应性。     

混凝土裂缝监测光纤传感器研究

土木工程中最常见的问题是混凝土结构受外载作用和温度等因素的影响而产生裂缝，它是影响混凝土结构完整性的最主要因素。光纤传感技术应用于混凝土建筑物内部观测，比之传统技术(如电测仪器)具有明显的优势：(1)小巧，柔软、不致改变测点的材料性能；(2)能实现分布式观测；(3)传感与数据传输集于一身；(4)灵敏度高，抗电磁干扰。     

小波分析与虚拟仪器在红外气体分析器中的应用

利用小波多分辨分析，消除红外气体分析器实际测量中的不可到噪声干扰。同时，采用虚拟仪器技术提高仪器的测量精度，降低成本。