[发明专利]一种焦化炉炉膛压力系统稳定切换控制器设计方法在审
申请号: | 201610372893.1 | 申请日: | 2016-05-30 |
公开(公告)号: | CN106054667A | 公开(公告)日: | 2016-10-26 |
发明(设计)人: | 张俊锋;王玉中;张日东 | 申请(专利权)人: | 杭州电子科技大学 |
主分类号: | G05B17/02 | 分类号: | G05B17/02 |
代理公司: | 浙江杭州金通专利事务所有限公司 33100 | 代理人: | 王佳健 |
地址: | 310018 浙*** | 国省代码: | 浙江;33 |
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摘要: | 本发明公开了一种焦化炉炉膛压力系统稳定切换控制器设计方法。本发明通过数据采集、模型建立、优化等手段,确立了一种焦化炉炉膛压力稳定切换控制器设计方法,利用该方法可以有效解决系统切换造成的不稳定性难题,保证系统稳定的前提下具有良好的控制效果。 | ||
搜索关键词: | 一种 焦化 炉膛 压力 系统 稳定 切换 控制器 设计 方法 | ||
【主权项】:
一种焦化炉炉膛压力系统稳定切换控制器设计方法,其特征在于该方法包括以下步骤:步骤1、建立焦化炉炉膛压力的状态空间模型,具体是:步骤1.1首先采集焦化炉炉膛压力的输入输出数据,利用该数据建立焦化炉炉膛压力的状态空间模型,形式如下:![]()
y(t)=Cσ(t)x(t)其中,x(t)为焦化炉系统状态,y(t)为焦化炉输出压力,uσ(t)(t)为控制挡板开度,σ(t)为切换信号表示从[0,∞)到有限集S={1,2,…,N}的映射,
Aσ(t)为Metzler矩阵,对于每个σ(t)∈S有,Bσ(t)≥0,Cσ(t)≥0;步骤2、设计焦化炉炉膛压力的状态反馈控制器,具体是:步骤2.1设计切换信号σ(t)且0≤t1≤t2,满足如下条件:Nσ(t2,t1)≤N0+(t2‑t1)/τ*其中,Nσ(t2,t1)为切换系统在(t1,t2)内的切换次数,τ*>0为切换信号的平均驻留时间,N0≥0;步骤2.2设计Ap+BpKpCp,p∈SMetzler矩阵,Kp为增益,切换序列为0≤t0<t1<t2<…,t∈[tk,tk+1),k∈N在t∈[tk,tk+1)设计李雅普诺夫函数和其导数为:Vi=xTv(i),i∈S![]()
步骤2.3设计常数ρ>0,λ>1,
和向量v(p)∈Rn,v(q)∈Rn,z(p)∈Rs使其满足如下条件:![]()
v(p)>0
v(p)≤λv(q)其中,
是给定的非零向量,且在平均驻留时间满足
步骤2.4设计加热炉炉膛压力系统
的平衡点在适当切换信号σ(t)下是全局一致指数稳定,对任意初始状态x(t0),设计常数α和β使其系统状态响应满足如下条件:![]()
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其中,
步骤2.5由步骤2.4可将上式转化为:![]()
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步骤2.6依据步骤2.4和2.5可得如下不等式:![]()
再结合步骤2.3,进一步可以转化为:![]()
步骤2.7依据步骤2.3最后一个不等式,可得如下形式:![]()
进一步转化为:![]()
![]()
由2.3可得:![]()
对以上不等式求导得到:![]()
再结合2.3可得:![]()
步骤2.8综合步骤2.2到步骤2.7可以得到的焦化炉炉膛压力状态反馈控制量,形式如下:![]()
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