使用反步法对存在不确定性的气体管道流量进行设定点跟踪与扰动衰减
最优化与控制
2024-09-27 v1
摘要
在本文中，我们考虑了在不确定且可变的出口流量条件下，调节流经管道的气体出口压力的问题。气体在管道中的流动使用耦合的等温欧拉方程进行建模，并使用达西-魏斯巴赫摩擦模型来考虑气体流动动量的损失。出口流量的变化由一个周期性的线性动态系统产生，我们将其用作由变化的消费者需求引起的负载波动模型。我们首先在平衡点附近对非线性方程进行线性化，得到一个以规范形式表示的2乘2耦合双曲型偏微分方程（PDE）系统。通过使用基于观测器的PDE反步控制器，我们证明了可以操纵入口压力来将出口压力调节到设定点，从而补偿出口流量的波动。此外，我们将基于观测器的控制器扩展到出口流量变化在一个有界集合内不确定的情况。在这种情况下，即使存在不确定的出口流量波动，该控制器也能通过操纵入口压力将出口压力调节到设定点的一个邻域内。我们提供了数值模拟来展示控制器的性能。
引用
@article{arxiv.2409.17413,
title = {Setpoint Tracking and Disturbance Attenuation for Gas Pipeline Flow Subject to Uncertainties using Backstepping},
author = {Bhathiya Rathnayake and Anatoly Zlotnik and Svetlana Tokareva and Mamadou Diagne},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.17413},
year = {2024}
}