[发明专利]基于微分平滑的连续搅拌釜式反应器系统的扰动观测方法

权利要求书

1.一种基于微分平滑的CSTR系统的扰动观测方法，其特征在于，包括以下步骤：

建立CSTR系统动力学模型，选择一个平滑输出量，使得系统输入能由平滑输出量和它的各阶导数所表达；利用积分方法与比例增益k₁和k₂估计平滑输出量和它的各阶导数，从而得到系统输入的估计值；将系统输入估计值与实际值作差来获得扰动的估计值；将所得到的扰动估计值前馈给CSTR系统的控制输入端，补偿掉实际扰动；

步骤1中，建立CSTR系统动力学模型表达式为：

其中，x₁是化学反应浓度，x₂是反应器温度，u是初始时的反应输入浓度，γ、D_a和β均为系统系数，d(t)是外界扰动，e是自然常数；

选择一个平滑输出量，使得系统输入能由平滑输出量和它的各阶导数所表达的方法为：

步骤1.1选择平滑输出变量z＝x₂；

步骤1.2由步骤1.1和CSTR系统的数学模型表达式得到：

步骤1.3由步骤1.2的式子求导得到：

步骤1.4再由CSTR系统的数学模型表达式得到：

步骤1.5将步骤1.2的式子和步骤1.3的式子代入步骤1.4的式子得到：

其中，由平滑输出以及其导数构成，表示系统输入；

利用积分方法与比例增益k₁和k₂估计平滑输出量和它的各阶导数为满足：在此式中，k₁和k₂均为比例增益，是对积分而得到，是对积分而得到，从而系统输入的估计值为：

2.根据权利要求1所述的一种基于微分平滑的CSTR系统的扰动观测方法，其特征在于，将系统输入估计值与实际值作差来获得扰动的估计值为

其中，是由积分方法与比例增益k₁和k₂所获得。

3.根据权利要求1所述的一种基于微分平滑的CSTR系统的扰动观测方法，其特征在于，将扰动估计值前馈至CSTR系统控制输入u端，形成闭环回路，从而将CSTR系统的实际扰动补偿掉。

4.根据权利要求1所述的一种基于微分平滑的CSTR系统的扰动观测方法，其特征在于，外界扰动d(t)为：