CSTR网络中增强状态估计的观测器切换策略
系统与控制
2025-06-18 v1 系统与控制
摘要
准确的状态估计对于监测和控制非线性化学反应器（如连续搅拌釜反应器CSTR）至关重要，其中有限的传感器覆盖和过程不确定性阻碍了实时可观测性。本文提出了一种新颖的多观测器切换框架，结合了多种先进估计器：扩展Luenberger观测器（ELO）、扩展卡尔曼滤波器（EKF）、无迹卡尔曼滤波器（UKF）、求积卡尔曼滤波器（QKF）和粒子滤波器（PF），并行运行。在每个采样时刻，基于 范数和Kullback-Leibler散度的代价函数选择观测器，从而与可用测量值获得最佳一致。该提出的架构通过线性和完全非线性CSTR模型的模拟进行了验证，模型包含多达三个串联反应器。结果表明，切换策略显著降低了估计误差，特别是在部分可观测和参数不确定的情况下。尽管其模块化设计，该框架仍保持计算可处理性，使其适用于实时工业应用，如故障检测和基于模型的预测控制。
引用
@article{arxiv.2506.13878,
title = {Observer Switching Strategy for Enhanced State Estimation in CSTR Networks},
author = {Lisbel Bárzaga-Martell and Francisco Ibáñez and Angel L. Cedeño and Maria Coronel and Francisco Concha and Norelys Aguila-Camacho and José Ricardo Pérez-Correa},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.13878},
year = {2025}
}
备注
This work has been submitted to the ISA Transactions for possible publication. 18 pages, 10 Figures