串级连续搅拌反应釜的有限时间命令滤波控制  被引量:2

Finite-time command filter control of cascade continuous stirred tank reactors

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作  者:孔晓涵 辛丽平 柴欣生 KONG Xiao-han;XIN Li-ping;CHAI Xin-sheng(School of Information and Control Engineering,Qingdao University of Technology,Qingdao 266500,China;School of Light Industry and Engineering,South China University of Technology,Guangzhou 510630,China)

机构地区:[1]青岛理工大学信息与控制工程学院,山东青岛266500 [2]华南理工大学轻工科学与工程学院,广州510630

出  处:《控制与决策》2022年第9期2245-2254,共10页Control and Decision

基  金:山东省自然科学基金项目(ZR2021MF076,ZR2016FB04);国家自然科学基金项目(201606141);山东省重点研发项目(2018GHY115025);中国博士后面上项目(2018M642611);南宁市科学研究与开发计划-重点研发类项目(20183045-2).

摘  要:针对串级连续搅拌反应釜系统的快速精准跟踪控制问题,利用自适应反步控制方法、模糊逻辑系统、命令滤波器以及有限时间控制技术设计串级连续搅拌反应釜系统的有限时间命令滤波控制器.其中,自适应反步方法使系统控制器的设计更简单;模糊逻辑系统通过逼近系统模型中的复杂非线性函数使控制器的在线计算量更小;命令滤波器解决了经典反步法带来的“计算爆炸”的问题;有限时间控制方法能够使系统被控量更迅速地跟踪其参考值;Lyapunov稳定性分析证明了系统的稳定性.通过Matlab实例仿真验证所设计控制器的有效性和可行性,为有限时间命令滤波控制技术在实际串级连续搅拌反应釜过程中的应用提供指导.与现有控制方法相比,所提出的控制策略具有控制器结构简单、在线计算复杂度小、跟踪速度快以及无静差的优点.In this paper,a finite-time command filter adaptive fuzzy backstepping controller is designed for the cascade continuous stirred tank reactors system.The backstepping adaptive method makes the controller design of the cascade continuous stirred reactor system simpler.The fuzzy logic system is used to approximate the complex nonlinear function in the system dynamic model,which can reduce the on-line calculation of the controller.The command filter technique is able to solve the"computing explosion"problem caused by classical backstepping control.The finite-time control method makes all output signals of the system can converge the reference variables fast and robust.The stability of the closed-up system is proved by Lyapunov analysis.Finally,Matlab simulation results show the effectiveness of the proposed controller,and it provides guidance for the application of finite-time command filter control technology in cascade continuous stirred tank reactors.Compared with the existing controller,the controller has the advantages of simple controller structure,low on-line calculation complexity,fast tracking speed and no static error.

关 键 词:串级连续搅拌反应釜 自适应反步控制 有限时间 命令滤波 模糊控制 

分 类 号:TP273[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]

 

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