【摘 要】
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化工过程一般为指数1型广义非线性系统,本论文针对催化裂化提升管反应器装置设计了指数1型广义非线性状态观测器,对油品产率、催化剂循环量等不可测变量进行在线观测。论文主
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化工过程一般为指数1型广义非线性系统,本论文针对催化裂化提升管反应器装置设计了指数1型广义非线性状态观测器,对油品产率、催化剂循环量等不可测变量进行在线观测。论文主要内容如下:
首先,提出了指数1型广义非线性系统的状态观测器设计方法。先讨论了指数1型广义非线性系统在平衡点为零时的稳定性,证明其线性化系统稳定是指数1型广义非线性系统渐近稳定的充分条件。然后给出了指数1型广义非线性系统渐近稳定状态观测器的存在条件,如果其在工作点线性化得到的广义线性变参数系统能检测,则可通过在线极点配置求取反馈增益阵构造全维广义状态观测器。以化工过程的典型广义非线性系统为例,仿真结果表明用该方法设计的观测器能够稳定收敛到状态真值,具有较好的动态性能。
然后,利用推导出的指数1型广义非线性状态观测器,对催化裂化提升管反应器的不可测变量和油品产率进行了观测。设计内容有三个部分:第一部分假设提升管反应器模型准确,无不可测输入,无测量噪声,对提升管的产品产率进行观测,结果表明观测器计算方法可行;第二部分假设提升管反应器模型准确,无测量噪声,催化剂循环量为不可测输入,将其扩展为状态变量后,靠提升管反应器出口的一个温度测点完成对油品产率、催化剂循环量等不可测变量的在线观测,观测结果能够稳定收敛到真值并具有较好的动态性能:第三部分假设同时存在未知模型参数和不可测输入,无测量噪声,此时将不可测输入和不确定模型参数均扩展为系统的状态变量,并通过增加温度测点,即增加输出变量的维数,来保证观测器存在。扩展系统的状态观测器对催化裂化装置提升管反应器的不可测变量的观测结果能够稳定收敛到真值并具有较好的动态性能。
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