[发明专利]基于张动力学的搅拌罐排空及浆液输出浓度保持的方法

权利要求书

1.一种基于张动力学的搅拌罐排空及输出浆液浓度保持的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)获取搅拌罐的参数，参数包括用于排空搅拌罐的两种液体的浓度C_b1和C_b2，当前及期望搅拌罐输出浆液浓度C_bd，C_bd＝C_b(0)，搅拌罐液位高度降为零的期望轨迹h_d(t)，其中C_b1≠C_b2；

需要排空搅拌罐的系统方程如式(1)、(2)：

$\stackrel{\·}{h}\left(t\right)=\frac{\mathrm{dh}\left(t\right)}{\mathrm{dt}}=w_1\left(t\right)+w_2\left(t\right)-0.2\sqrt{h\left(t\right)}---\left(\text{1}\right)$

${\stackrel{\·}{C}}_b=\frac{d{C}_b\left(t\right)}{\mathrm{dt}}=(C_{b1}-C_b\left(t\right))\frac{w_1\left(t\right)}{h\left(t\right)}+(C_{b2}-C_b\left(t\right))\frac{w_2\left(t\right)}{h\left(t\right)}-\frac{k_1{C}_b\left(t\right)}{{(1+k_2{C}_b\left(t\right))}^2}---\left(2\right)$

其中k₁和k₂为影响系统动态过程的流出速率常数，h(t)为搅拌罐液位下降的高度，t为时间，w₁(t)、w₂(t)为用于排空搅拌罐的两种液体的流速，C_b(t)为输出浆液的浓度，C_b(0)为初始时刻输出浆液的浓度；

2)利用张动力学方法结合搅拌罐系统方程得到控制器组，如式(3)、(4)：

$w_1\left(t\right)=\frac{(0.2\sqrt{h\left(t\right)}+{\stackrel{\·}{h}}_d\left(t\right)-{\mathrm{\γ}}_1(h\left(t\right)-h_d\left(t\right)))(C_{b2}-C_b\left(t\right))-\frac{k_1{C}_b\left(t\right)h\left(t\right)}{{(1+k_2{C}_b\left(t\right))}^2}+{\mathrm{\γ}}_2(C_b\left(t\right)-C_{\mathrm{bd}})h\left(t\right)}{C_{b2}-C_{b1}}---\left(3\right)$

$w_2\left(t\right)=\frac{\frac{k_1{C}_b\left(t\right)h\left(t\right)}{{(1+k_2{C}_b\left(t\right))}^2}-{\mathrm{\γ}}_2(C_b\left(t\right)-C_{\mathrm{bd}})h\left(t\right)-(0.2\sqrt{h\left(t\right)}+{\stackrel{\·}{h}}_d\left(t\right)-{\mathrm{\γ}}_1(h\left(t\right)-h_d\left(t\right)))(C_{b1}-C_b\left(t\right))}{C_{b2}-C_{b1}}---\left(4\right)$

其中h_d(t)为搅拌罐液位高度降为零的期望轨迹，γ₁、γ₂为张动力学的参数，C_bd为当前及期望搅拌罐输出浆液浓度；

3)按照控制器组(3)、(4)设置用于排空搅拌罐的两种液体的流速w₁(t)和w₂(t)，使得：搅拌罐输出浆液浓度C_b(t)快速保持到步骤1)中当前及期望搅拌罐输出浆液浓度C_bd；同时搅拌罐液位下降的高度h(t)快速收敛到步骤1)中搅拌罐液位高度降为零的期望轨迹h_d(t)，以达到排空搅拌罐的目的，同时能够保持性地配制出期望的溶剂以减少工业浪费。