基于Koopman算子的制浆间歇蒸煮过程卡伯值预测模型OA
针对化学制浆间歇蒸煮过程强非线性、建模复杂及实时优化控制困难的问题,本文提出一种基于Koopman算子的高维线性建模方法。首先,基于扩展普渡模型描述了蒸煮过程的多相物质动力学及能量守恒方程,并以纸浆卡伯(Kappa)值为关键质量指标。其次,引入Koopman算子理论,通过观测函数将原非线性系统映射至无穷维线性空间;采用扩展动态模式分解(extended dynamic mode decomposition,EDMD)算法,系统对比高斯基函数、薄板样条基函数及多调和基函数构建的有限维近似模型。仿真结果表明,以高斯基函数为基底、27维Koopman模型展现出最优的精度-复杂度平衡特性,其Kappa值与固-液复合相温度的相对均方根误差分别为1.16%和0.0019%,而相同条件下构建的RBF神经网络卡伯值模型相对均方根误差为2.38%。该模型在正弦扰动(幅值0.5K)、方波扰动(幅值0.2K)、高斯白噪声(标准差0.2K)下均保持强鲁棒性且计算效率优势突出,为后续预测控制奠定了理论基础。
刘守元;辛丽平;宋晓轩;臧万顺;孙荣荣;穆国庆;王斌
青岛理工大学信息与控制工程学院,山东青岛266500青岛理工大学信息与控制工程学院,山东青岛266500青岛理工大学信息与控制工程学院,山东青岛266500青岛理工大学信息与控制工程学院,山东青岛266500青岛理工大学信息与控制工程学院,山东青岛266500青岛理工大学信息与控制工程学院,山东青岛266500华南理工大学先进造纸与纸基材料全国重点实验室,广东广州510641
化学化工
Koopman算子间歇蒸煮过程卡伯值模型相对均方根误差预测数值模拟
《化工进展》 2026 (6)
P.3358-3366,9
山东省自然科学基金(ZR2025MS1101,ZR2024ME036,ZR2023QF034,ZR2023QF008,ZR2021MF076,ZR2016FB04)国家自然科学基金(201606141,62303257,62303258)中国博士后面上项目(2018M642611)山东省重点研发项目(2018GHY115025)。
评论