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一种基于Koopman算子的连续搅拌反应釜控制方法 

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申请/专利权人:青岛理工大学

摘要:本发明提供了一种基于Koopman算子的连续搅拌反应釜控制方法,属于连续搅拌反应釜控制技术领域,包括:基于连续搅拌反应釜CSTR系统的动力学模型,通过将非线性系统映射到高维线性空间,利用扩展动态模式分解方法求解Koopman算子的有限维近似,得到了CSTR系统的高维线性状态空间模型。在此基础上,设计了包含状态跟踪误差、控制输入和终端惩罚项的模型预测控制器目标函数,并将其转化为标准线性二次规划问题进行求解,得到最优控制序列。通过滚动优化策略动态更新系统状态,并调整状态和控制加权矩阵,优化控制器性能,最终实现了CSTR系统的高精度轨迹跟踪预测控制。本方案能够保证反应釜系统的稳定性和控制精度。

主权项:1.一种基于Koopman算子的连续搅拌反应釜控制方法,其特征在于,包括以下步骤:S10、建立连续搅拌反应釜的动力学模型,确定系统的状态变量和控制变量;S20、选择适当的基函数集合,定义状态提升函数,将原非线性CSTR系统映射到高维线性空间;S30、收集CSTR系统状态随时间演化的数据,构建数据集;S40、利用扩展动态模式分解方法,求解Koopman算子的有限维近似,得到高维线性CSTR系统的状态空间矩阵;S50、基于得到的高维线性模型,建立CSTR系统未来状态的预测方程;S60、设计模型预测控制器的目标函数,包括状态跟踪误差、控制输入和终端惩罚项;S70、将目标函数转化为标准线性二次规划问题,求解最优控制序列;S80、实施滚动优化策略,在每个采样时刻更新系统状态,重复执行步骤S50至S70;S90、通过调整状态加权矩阵和控制加权矩阵,优化控制器性能,用于实现CSTR系统的高精度轨迹跟踪的预测控制。

全文数据:

权利要求:

百度查询: 青岛理工大学 一种基于Koopman算子的连续搅拌反应釜控制方法

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