间歇过程2d-pid自适应迭代学习控制研究

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1、硕士学位论文(学术型)论文题目：间歇过程2D-PID自适应迭代学习控制研究作者姓名：王志文指导教师：刘毅（副教授）学科专业：动力工程及工程热物理所在学院：机械工程学院提交日期2016年5月浙江工业大学硕士学位论文（学术型）间歇过程2D-PID自适应迭代学习控制研究作者姓名：王志文指导教师：刘毅（副教授）浙江工业大学机械工程学院2016年5月DissertationSubmittedtoZhejiangUniversityofTechnologyfortheDegreeofMaster2D-PIDAdaptiveIterativeLearningControlMethodforBatchPr

2、ocessesCandidate:WangZhiwenAdvisor:Prof.LiuYiCollegeofMechanicalEngineeringZhejiangUniversityofTechnologyMay2016浙江工业大学硕士学位论文（学术型）间歇过程2D-PID自适应迭代学习控制研究摘要研究简单高效的过程设备控制技术，具有重要的应用价值。然而，目前过程设备和单元广泛采用的比例-积分-微分（ProportionalIntegralDerivative，PID）控制器存在参数固定且不能在线自适应调节的缺点。为了适应多品种、小批量的生产要求，操作性更强和灵活度更高的间歇操作越发重

3、要。相比较于连续过程，间歇过程的动态性、非线性、时变性都更加显著，这也对其控制器提出了更高的要求。针对发酵和搅拌反应釜两类典型的间歇过程，从批次内和批次间两方面对PID控制器进行改进研究。首先综述了间歇过程控制方法的研究现状，提出将粒子群算法（ParticleSwarmOptimization，PSO）和自调整神经元PID（Auto-tuningNeuronPID）控制相结合应用于间歇过程中。进一步，结合间歇过程存在的重复特性，提出基于二维PID（2D-PID）迭代学习框架的自适应控制方法。本文的创新研究方面主要包括：（1）为了满足实际过程的应用要求，提出将可快速获取高质量PID参数的PS

4、O算法与结构简单的ANPID方法相结合应用于间歇过程中，更好地克服过程的非线性、时变不确定等特性。以发酵过程和搅拌反应釜为仿真例子，表明了PSO-ANPID具有良好的跟踪控制性能，适用于非线性时变间歇过程的批次内实时控制。（2）结合间歇过程的重复性，提出2D-PID自适应控制方法。首先，结合PID控制和迭代学习控制，设计基于粒子群算法的2D-PID控制框架，研究过程定期望值批次间控制的可能性。进一步，在批次内采用ANPID控制器对其进行在线自适应调节。在批次间，考虑其重复特性，通过PID型迭代学习控制，利用历史批次信息来修正当前批次的调节变量，最终提高控制性能。以发酵过程和搅拌反应釜两类典

5、型的间歇过程为例，验证了所提出方法的有效性。关键词：间歇过程，发酵过程，搅拌反应釜，PID控制，迭代学习控制，粒子群优化算法I浙江工业大学硕士学位论文（学术型）2D-PIDADAPTIVEITERATIVELEARNINGCONTROLMETHODFORBATCHPROCESSESABSTRACTDevelopmentofefficientcontrolmethodsforprocessequipmentsisofgreatimportance.However,theproportionalintegralderivative(PID)controllerwithnon-adaptivep

6、arametersiswidelyappliedtoprocessequipmentunit.Thebatchoperationwithwiderangeandstrongflexibilityismoresignificanttomeetmanyvarietiesofsmallvolumeproduct.Additionally,comparingwiththecontinuousprocess,batchprocessesoftenshowdynamic,time-varyingandnonlinearcharacteristicswhichmakethemdifficulttocon

7、trol.TheimprovedresearchfocusesonthePIDcontrollerofthefermentationprocessandthestirredtankreactor,isfromtwoaspectsofwithin-batchandbatch-to-batch.Afteranoverviewofthestatusofbatchprocessingcontrolmethods,theauto-