基于T-S模糊模型的连续搅拌反应釜系统的鲁棒控制

发布时间：2017-06-13 21:08

  本文关键词：基于T-S模糊模型的连续搅拌反应釜系统的鲁棒控制，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在实际的工业过程中,连续搅拌反应釜(Continuous Stirred Tank Reactor,CSTR)是重要设备之一.CSTR系统的化学反应过程具有非线性、时滞性和不确定性,传统控制理论很难用于解决此类复杂系统的建模与控制问题.因此,研究CSTR的非线性时滞系统模型有重要意义.由于Takagi-Sugeno(T-S)模糊模型以任意精度逼近一个光滑非线性函数,故可以应用线性控制理论中的分析和综合方法对非线性系统进行分析和控制.因此,T-S模糊模型是研究CSTR系统的有效手段之一.本文的研究目的是将无量纲化后的CSTR系统模型辨识成T-S模糊模型,然后基于Lyapunov-Krasovskii稳定性理论,采用并行分布补偿方法,利用线性矩阵不等式技术,研究CSTR系统的稳定性和H∞控制问题.首先,介绍了CSTR的结构和工作机理,以及应用物料平衡原理建立的CSTR数学模型,并将其无量纲化.其次,研究了线性时滞T-S模糊不确定系统的H∞控制问题,通过构造合适的Lyapunov-Krasovskii泛函以及应用时滞区域划分技巧、凸组合和倒凸组合方法处理Lyapunov泛函的导数,给出了由一组线性矩阵不等式表示的H∞性能准则.进而应用并行分布补偿方法设计了H∞反馈控制器.通过应用MATLAB的YALMIP和Simulink工具箱进行仿真,验证了所得理论的有效性.最后,将CSTR系统的非线性模型辨识成T-S模糊模型.通过应用前面推出的H∞性能准则,设计了鲁棒H∞控制器.通过应用MATLAB的YALMIP工具箱进行仿真,验证了所得理论的有效性.
【关键词】：连续搅拌反应釜 T-S模糊模型 线性矩阵不等式 鲁棒控制
【学位授予单位】：黑龙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ052;TP273
【目录】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-9
• 符号说明9-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 课题研究的意义10
• 1.2 CSTR系统的国内外研究现状及发展趋势10-12
• 1.2.1 CSTR系统建模方面11
• 1.2.2 CSTR系统的控制方面11-12
• 1.3 基于T-S模糊控制系统的鲁棒性能研究12-13
• 1.4 论文主要内容与结构13-15
• 第2章 预备知识15-26
• 2.1 CSTR系统结构15-16
• 2.2 CSTR系统的非线性动力学模型的建立16-22
• 2.2.1 CSTR系统的模型建立16-20
• 2.2.2 CSTR系统模型的无量纲化20-22
• 2.3 并行分布补偿算法22
• 2.4 线性矩阵不等式22-23
• 2.5 相关及引理23-25
• 2.6 本章小结25-26
• 第3章 连续T-S模糊不确定线性时滞系统的鲁棒控制26-46
• 3.1 问题描述26-28
• 3.2 鲁棒稳定性分析28-34
• 3.3 有界实引理34-37
• 3.4 模糊控制器设计37-45
• 3.4.1 理论结果37-40
• 3.4.2 锥补线性化算法40-42
• 3.4.3 数值例子42-45
• 3.5 本章小结45-46
• 第4章 基于T-S模糊模型的CSTR系统的H∞控制46-53
• 4.1 CSTR系统的T-S模糊模型46-48
• 4.2 基于T-S模糊模型的H∞控制48-50
• 4.3 数值例子50
• 4.4 本章小结50-53
• 结论53-54
• 参考文献54-60
• 致谢60-61
• 攻读学位期间发表的学术论文61

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本文编号：447604