连续制药过程中灰箱模型的降阶与观测器设计
系统与控制
2022-06-14 v1 系统与控制
摘要
本文提出了 Elkhashap 等人 (2020a) 所提用于制药连续振动流化床干燥机（VFBD）的灰箱模型的降阶模型（ROM）新公式。该 ROM 利用基于 范数投影的模型降阶方法，应用于模型无限维部分的特殊解公式之后。这主要通过引入模型各部分间的向量场映射，将半离散化偏微分方程转化为双线性形式实现。所得 ROM 随后被集成到基于非线性卡尔曼滤波的观测器设计中，该设计同时处理模型代数变量的估计。利用蒙特卡洛仿真以及基于真实系统实验数据的仿真，对全阶模型（FOM）、ROM、基于 ROM 的观测器变体及基于 FOM 的观测器进行了评估。结果表明，对于实验数据仿真，ROM 能以低于 的相对均方误差准确复现 FOM 状态，同时计算时间缩减达 40 倍。基于 ROM 且带代数状态校正的观测器（经蒙特卡洛仿真显示）能够在所有情形下无论初始化如何均收敛至真值。此外，降阶导致的观测器性能退化在实际中可忽略不计，而降阶带来的观测器计算加速超过三个数量级。
引用
@article{arxiv.2206.05983,
title = {Reduction and Observer Design for a Grey-Box Model in Continuous Pharmaceutical Manufacturing},
author = {Ahmed Elkhashap and Dirk Abel},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.05983},
year = {2022}
}
备注
Accepted for publication at the IFAC Workshop on Control of Systems Governed by Partial Differential Equations (CPDE) 2022