[发明专利]化学反应器温度浓度系统的新型事件触发控制器设计方法

权利要求书

1.化学反应器温度浓度系统的新型事件触发控制器设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、基于偏微分方程构建带有摄动参数的化学管式反应器温度浓度控制系统的动力学模型；

步骤2、将步骤1建立的温度浓度动力学模型简化为通用的PDE模型，并通过T-S模糊规则对PDE模型进行线性化处理；

步骤3、定义时间空间双采样机制及基于采样的事件触发机制，并结合T-S模糊规则设计化学管式反应器温度浓度系统的控制器；

步骤4、通过对化学管式反应器温度浓度系统进行稳定性分析求解控制器的增益矩阵；

步骤5、将求解的控制器的增益矩阵带入步骤3的化学管式反应器温度浓度系统的控制器中，完成化学管式反应器温度浓度系统控制器的设计。

2.根据权利要求1所述的化学反应器温度浓度系统的新型事件触发控制器设计方法，其特征在于：所述步骤1的具体过程为：

根据化学管式反应器温度浓度系统的特性，建立化学管式反应器温度浓度系统的动力学模型：

其中T和C代表反应物的温度和浓度；t，s和ε分别表示时间、空间变量和摄动参数；λ_ea代表轴向能量弥散系数；ρ是反应物密度；C_p表示比热容；ν代表流体速度；k₀是动力学常数；E是活化能；R是气体常数；h是传热系数；d是反应器直径；T_w是冷却液温度；ΔH是反应热；

引入新变量x₁，x₂和x_w，并定义：

其中T_in和C_in代表入口温度和反应物浓度，则公式(1)可表示为：

其中

且相关边界条件如下：

x₁|_s＝0(L)＝x₂|_s＝0(L)＝0,x_1,s|_s＝0(L)＝x_2,s|_s＝0(L)＝0 (3)

此外，假设系统的平衡状态为x_1e和x_2e，其满足：

结合(2)和(4)可得到误差系统:

其中x_1e＝0。

3.根据权利要求2所述的化学反应器温度浓度系统的新型事件触发控制器设计方法，其特征在于：所述步骤2中，将动力学模型简化后形成的通用的PDE模型为：

其中和代表系统的状态；和代表状态对时间的导数；和代表状态对空间的导数；和是公式(5)中的非线性函数；z₁(s)和z₂(s)满足狄拉克函数；u代表控制输入；

通过T-S模糊规则对PDE模型进行线性化处理后得到的T-S模糊模型为：

其中

h_i代表隶属度函数且满足

4.根据权利要求3所述的化学反应器温度浓度系统的新型事件触发控制器设计方法，其特征在于：所述步骤3中，在空间域只需要测量i个状态信息点，而在时间域以时间n为间隔测量，然后定义：表示基于时间空间采样后系统状态；

表示满足事件触发条件而传输的系统状态；

以及集成了时间和空间域的事件触发机制：

其中Ω是正定矩阵；ρ是事件触发的阈值；

θδ(s,t)表示与动态事件触发机制有关的函数，其满足：

其中表示测量状态与事件触发最后传输状态的差值；

则设计的控制器为：

其中K_pj是控制器增益矩阵；

结合公式(6)和(10)，得到闭环系统为：

。

5.根据权利要求4所述的化学反应器温度浓度系统的新型事件触发控制器设计方法，其特征在于：步骤4中，通过李雅普诺夫函数对化学反应器温度浓度系统进行稳定性分析，以求解控制器的增益矩阵。

6.根据权利要求5所述的化学反应器温度浓度系统的新型事件触发控制器设计方法，其特征在于：步骤5中，在完成化学管式反应器温度浓度系统控制器的设计后，通过Matlab仿真验证设计方法的有效性。