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Robust Substrate Control for a Microbial Electrolysis Cell System
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AI
DOI：10.3390/pr14121876.png)
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摘要
En 中文
本文提出了一种控制设计框架，该框架系统地将在连续微生物电解池（MEC）中的非线性平衡可操作性分析转化为频域鲁棒综合。由于MEC运行受到洗出效应和高变进水条件的影响，首先建立了正常操作条件（NOC）和洗出平衡存在及局部稳定性的分析局部条件。基于这些非线性特性，在局部验证的NOC区域内对模型进行线性化，并使用参数敏感性筛选来识别主导不确定性来源（α、μmax、Kd）。这些被嵌入到非结构化乘性不确定性权重中，从而能够合成名义和鲁棒H∞控制器，这些控制器明确考虑了执行器努力、扰动抑制和测量噪声。通过平衡截断进行控制器阶数降阶，同时保持闭环局部鲁棒性特性。作为基准，推导了一种内部模型控制比例-积分（IMC-PI）控制器，并通过求解单变量多目标优化来选择其单一整定参数，该优化平衡了积分绝对误差和最大控制努力，得到帕累托最优折中方案。在同时存在进水扰动、参数变化、测量噪声和执行器饱和的数值仿真中表明，降阶鲁棒H∞控制器在跟踪-努力权衡方面优于优化的IMC-PI控制器，而名义H∞控制器满足线性化动态的后验鲁棒稳定性测试。所提出的框架提供了一条从非线性可操作性分析到可实现鲁棒控制的系统化路径，表明高阶H∞设计可以简化为适合标准工业控制硬件的低阶传递函数，同时保持局部稳定性特性以应对实际过程扰动。
Keyword:
microbial electrochemical cell
biohydrogen
proportional integral control
internal model control
robust control
期刊
IF:
2.8
论文数:
7.4K
被引数:
3.7W
机构
引用论文
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