一种MPCVD反应器的实用有限时间命令滤波反步控制方法与流程

一种mpcvd反应器的实用有限时间命令滤波反步控制方法
技术领域
1.本发明涉及mpcvd反应器过程控制技术领域，具体为一种mpcvd反应器的实用有限时间命令滤波反步控制方法。


背景技术：

2.微波等离子体化学气相沉积(mpcvd)技术通常用于生产单晶金刚石、类金刚石碳膜等材料。目前，对于mpcvd反应器系统，应用最广泛的控制方法仍然是基于比例积分微分(pid)。mpcvd反应器系统具有高度非线性和强耦合性，pid控制在处理此类系统时仍有一定的局限性。而目前mpcvd反应器过程控制系统存在不确定性和收敛速度慢的问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的是：针对现有技术中mpcvd反应器过程控制系统存在不确定性和收敛速度慢的问题，提出一种mpcvd反应器的实用有限时间命令滤波反步控制方法。
4.本发明为了解决上述技术问题采取的技术方案是：
5.一种mpcvd反应器的实用有限时间命令滤波反步控制方法，所述方法具体过程为：
6.步骤一：根据mpcvd反应器的状态变量xi，输出信号yi和控制信号ui，建立mpcvd反应器的过程控制的状态空间模型；
7.步骤二：基于mpcvd反应器的过程控制的状态空间模型，定义扩展状态变量wi＝ui，以此建立具有扩展状态变量的mpcvd反应器的过程控制的二维非线性系统的状态空间模型，并基于具有扩展状态变量的mpcvd反应器的过程控制的二维非线性系统的状态空间模型，定义误差变量z
1,i
、z
2,i
；
8.步骤三：利用步骤二中的误差变量z
1,i
、z
2,i
设计李雅普诺夫函数v；
9.步骤四：利用步骤三中的李雅普诺夫函数v，对时间求一阶导数得到；
10.步骤五：引入基于实用有限时间命令滤波估计，根据步骤四的李雅普诺夫函数的一阶导数，利用反步法，设计虚拟控制函数αi和控制器输入ui，进而完成反步控制。
11.进一步的，所述步骤一的具体步骤为：
12.首先建立mpcvd反应器的过程控制的具有未知控制方向的非参数不确定的状态空间模型为：
[0013][0014][0015]
[0016]
其中，t、p和分别表示mpcvd反应器衬底的温度、反应腔体压力、ch4气体流量和h2气体流量，d
t
、m、c
mu
、t0、kc和rh分别表示温度衰减系数、加热器电阻的质量、反应衬底的比热容量、反应衬底的初始温度、冷却系数和加热器电阻，的质量、反应衬底的比热容量、反应衬底的初始温度、冷却系数和加热器电阻，和ka、ca、ρa、δta分别表示ch4、h2、空气的热交换系数、比热、密度和温差，rg、vr、kv、tr、k
t
分别表示气体常数、反应器的体积、真空泵的电压系数、反应温度和温度系数，r0、c0、a、k
p
分别表示等效电阻、等效电容、阀驱动电路的放大系数和比例系数，
[0017]
未知方程是系统的未知非线性，uh、uc、uv、ue分别表示加热器电压、水泵电压、真空泵电压和电子阀电压，其中器电压、水泵电压、真空泵电压和电子阀电压，其中表示甲烷的电子阀电压，表示氢气的电子阀电压，表示t的一阶导，表示p的一阶导，表示q的一阶导；
[0018]
取x1＝t，x2＝p，建立mpcvd反应器的过程控制的状态空间模型为：
[0019][0020]
yi＝xi[0021]
其中，β1＝1，β2＝-rg(t
r-k
t
t)kv/v,β3＝β4＝ak
p
/(r0c0)，
[0022][0022][0023][0024]
u2＝uv，
[0025]
其中，xi表示mpcvd反应器的过程控制的具有未知控制方向的非参数不确定的状态空间模型的状态变量，β1,...,β4表示系统未知控制方向函数，θ2,...,θ4表示系统未知非线性函数，表示xi的一阶导数，ui表示控制器，yi表示系统输出。
[0026]
进一步的，所述状态变量x1,...x4有界时，是有界的，各自对时间求的一阶导数是有界的；
[0027]
所述分别代表
[0028]
进一步的，所述系统输出yi是有界的，系统输出yi对时间求的一阶导数是有界的。
[0029]
进一步的，所述具有扩展状态变量的mpcvd反应器的过程控制的二维非线性系统的状态空间模型表示为：
[0030][0031]
yi＝xi,
[0032]
其中，γi表示等价控制方向函数。
[0033]
进一步的，所述误差变量z
2,i
＝w
i-αi。
[0034]
进一步的，所述李雅普诺夫函数v表示为：
[0035][0036]
进一步的，所述步骤四中表示为：
[0037][0038]
其中，表示目标信号yd的一阶导数，表述虚拟控制函数αi的一阶导数，代替未知函数，表示wi的一阶导。
[0039]
进一步的，所述步骤五的具体步骤为：
[0040]
步骤五一：利用虚拟控制函数改写步骤四中李雅普诺夫函数的一阶导数表示为：
[0041][0042]
未知项定义实用有限时间命令滤波估计z
1,i
：
[0043][0044]
其中，z
1,i
,表示实用有限时间滤波器的输入和输出，η
1,i
表示实用有限时间滤波器的状态，s()表示双曲正切函数，e
1,i
表示η
1,i
和z
1,i
的差，
[0045]e1,i
＝η
1,i-z
1,i
,s(e
1,i
)＝tanh(b
1,ie1,i
)，b
1,i
＞0、μ
1,i
、τ
1,i
表示滤波器参数，表示z
1,i
的一阶导，和的偏差ξ
1,i
为：
[0046][0047]
即李雅普诺夫函数的一阶导数表示为：
[0048][0049]
其中，表示ui的一阶导；
[0050]
步骤五二：根据步骤五中李雅普诺夫函数的一阶导数利用反步法和自适应律，设计虚拟控制函数
[0051]
其中，κ
1,i
、σ
1,i
表示滤波器参数；
[0052]
步骤五三：设计实用有限时间滤波器估计αi：
[0053][0054]
其中，η
2,i
分别表示实用有限时间滤波器的输出和状态，e
2,i
表示η
2,i
和αi的差，
[0055]e2,i
＝η
2,i-αi,s(e
2,i
)＝tanh(b
2,ie2,i
)b
2,i
＞0、μ
2,i
、τ
2,i
表示滤波器参数，和的误差ξ
2,i
为：
[0056][0057]
步骤五四：设计控制信号ui：
[0058][0059][0060]
其中，κ
2,i
、σ
2,i
表示滤波器参数，τ表示积分变量，k
2,i
＞0表示设计参数。
[0061]
进一步的，所述虚拟控制函数αi表示为：
[0062][0063]
本发明的有益效果是：
[0064]
本技术提出实用有限时间命令滤波器对未知非线性进行估计，提出mpcvd反应器的等效增广矩阵，以解决未知控制方向函数的问题；实现设计反馈控制器ui，使系统输出能够在小误差范围内跟踪给定目标信号，进而解决了现有技术中mpcvd反应器过程控制系统存在不确定性和收敛速度慢的问题。
附图说明
[0065]
图1为系统的温度响应曲线图；
[0066]
图2为气体流量响应曲线图；
[0067]
图3为ch4气体流量响应曲线图；
[0068]
图4为h2气体流量响应曲线图；
[0069]
图5为pfcfb控制器的输入电压响应；
[0070]
图6为tcfb控制器的输入电压响应。
具体实施方式
[0071]
需要特别说明的是，在不冲突的情况下，本技术公开的各个实施方式之间可以相互组合。
[0072]
具体实施方式一：参照图1具体说明本实施方式，本实施方式所述的一种mpcvd反应器的实用有限时间命令滤波反步控制方法，包括：
[0073]
步骤一：根据mpcvd反应器的状态变量xi，输出信号yi和控制信号ui，建立mpcvd反应器的过程控制的状态空间模型；
[0074]
步骤二：基于mpcvd反应器的过程控制的状态空间模型，定义扩展状态变量wi＝ui，以此建立具有扩展状态变量的mpcvd反应器的过程控制的二维非线性系统的状态空间模型，并基于具有扩展状态变量的mpcvd反应器的过程控制的二维非线性系统的状态空间模型，定义误差变量z
1,i
、z
2,i
；
[0075]
步骤三：利用步骤二中的误差变量z
1,i
、z
2,i
设计李雅普诺夫函数v；
[0076]
步骤四：利用步骤三中的李雅普诺夫函数v，对时间求一阶导数得到
[0077]
步骤五：引入基于实用有限时间命令滤波估计，根据步骤四的李雅普诺夫函数的一阶导数利用反步法，设计虚拟控制函数αi和控制器输入ui，进而完成反步控制。
[0078]
本技术提出了一种创新实用的有限时间命令过滤反步控制方法。将mpcvd反应器系统抽象为控制方向函数和非线性均未知的非线性系统。为了处理反应堆系统的未知非线性，设计了一种实用的有限时间命令滤波器来构造非线性估计。此外，为了解决系统未知控制方向函数带来的设计挑战，提出了mpcvd反应器系统的等效增强系统。此外，基于实用有限时间李雅普诺夫稳定性准则，保证反应堆系统的跟踪误差是实用有限时间稳定的。
[0079]
步骤一中根据mpcvd反应器过程控制的状态变量xi，输出信号yi和控制信号ui，建立mpcvd反应器过程控制的状态空间模型，具体过程为：
[0080]
建立mpcvd反应器过程控制的具有未知控制方向的系统的状态空间模型为：
[0081][0082]
其中t[℃],p[pa]和分别是mpcvd反应器衬底的温度、反应腔体压力、ch4气体流量和h2气体流量。
[0083]
系数d
t
,m[kg]，c
mu
[j/(kg
·
℃)],t0[℃],kc和rh[ω]分别表示温度衰减系数，加热器电阻的质量、反应衬底的比热容量、反应衬底的初始温度、冷却系数和加热器电阻。
[0084]
和ka,ca,ρa,δta分别表示ch4、h2、空气的热交换系数、比热、密度和温差。
[0085]
系数rg,vr,kv，tr[℃],k
t
分别表示气体常数、反应器的体积、真空泵的电压系数、反应温度和温度系数。
[0086]
系数r0，c0，a，k
p
分别表示等效电阻、等效电容、阀驱动电路的放大系数和比例系数。
[0087]
未知方程是系统的未知非线性，uh，uc，uv，分别表示加热器电压、水泵电压、真空泵电压和电子阀电压。
[0088]
取x1＝t,x2＝p,建立mpcvd反应器过程控制的状态空间模型如下：
[0089][0090]
其中，β1＝1，β2＝-rg(t
r-k
t
t)kv/v,β3＝β4＝ak
p
/(r0c0)，
[0091][0092][0093][0094]
u2＝uv，
[0095]
其中均是未知函数。控制器ui的设计目标是使系统输出追踪误差是实用有限时间稳定的。
[0096]
其中xi表示系统(1)的状态变量，β1,...,β4是系统未知控制方向函数，θ2,...,θ4为系统未知非线性函数，为xi的一阶导数，ui为控制器，yi为系统输出。
[0097]
具有不确定性；是非线性的；只和xi有关不涉及ui。
[0098]“具有未知控制方向函数”是指β2,...,β4未知的，这样的系统更难设计。
[0099]
控制目标是设计一个反馈控制器ui，使系统输出yi能够在小误差范围内跟踪给定系统目标信号
[0100]
状态变量x1,...x4有界时，是有界的，各自对时间求的一阶导数是有界的；
[0101]
所述分别代表
[0102]
目标输出yi是有界的，目标输出yi对时间求的一阶导数是有界的。
[0103]
步骤二中定义扩展状态变量wi＝ui，具有扩展状态变量的mpcvd反应器过程控制的状态空间模型，定义误差变量z
1,i
，z
2,i
；具体过程为：
[0104]
1)定义扩展状态变量wi＝ui,
[0105]
2)建立具有扩展状态变量的系统状态空间模型：
[0106][0107]
其中γi是已知的需要被设计的常量，取代替未知函数。
[0108]
3)定义误差变量z
2,i
＝w
i-αi[0109]
其中αi代表虚拟控制函数。
[0110]
步骤三中利用步骤二中的误差变量z
1,i
，z
2,i
设计李雅普诺夫函数v；具体过程为：
[0111]
利用步骤二中的误差变量z1，z2设计李雅普诺夫函数v
[0112][0113]
步骤四中利用步骤三中的李雅普诺夫函数v对时间求一阶导数
[0114][0115]
利用步骤三中的李雅普诺夫函数v对时间求一阶导数：
[0116]
其中为目标信号yd的一阶导数，代表虚拟控制函数αi的一阶导数。
[0117]
步骤五中引入基于实用有限时间命令滤波器，根据步骤四的李雅普诺夫函数的一阶导数利用反步法，设计虚拟控制函数αi和控制器输入ui；具体过程为：
[0118]
1)利用虚拟控制函数改写步骤四中李雅普诺夫函数的一阶导数
[0119]
[0120]
其中，γi是等价控制方向函数，
[0121]
2)定义实用有限时间命令滤波估计z
1,i
：
[0122][0123]
其中z
1,i
,是实用有限时间滤波器的输入和输出，η
1,i
是实用有限时间滤波器的状态。此外e
1,i
＝η
1,i-z
1,i
,s(e
1,i
)＝tanh(b
1,ie1,i
)，b
1,i
＞0，μ
1,i
，τ
1,i
是正参数。的偏差定义如下：
[0124][0125]
即李雅普诺夫函数的一阶导数
[0126][0127]
3)根据步骤五中李雅普诺夫函数的一阶导数设计利用反步法和实用有限时间滤波估计，设计虚拟控制函数
[0128]
其中κ
1,i
,σ
1,i
是正参数。
[0129]
即李雅普诺夫函数的一阶导数
[0130][0131]
4)设计实用有限时间滤波器估计αi：
[0132][0133]
其中αi,η
2,i
分别是实用有限时间滤波器的输入、输出和状态，此外，e
2,i
＝η
2,i-αi,s(e
2,i
)＝tanh(b
2,ie2,i
)b
2,i
＞0，μ
2,i
,τ
2,i
是正参数，的误差为：
[0134][0135]
5)设计控制信号u：
[0136][0137][0138]
其中，κ
2,i
,σ
2,i
为正滤波器参数，τ积分变量，k
2,i
＞0是设计参数。
[0139]
即李雅普诺夫函数的一阶导数
[0140][0141]
式(11)为基于实用有限时间滤波器反推控制的跟踪控制器。
[0142]
期望的虚拟控制函数
[0143]
其它步骤及参数与具体实施方式一至九之一相同。
[0144]
下面将证明基于改进的自适应反推控制mpcvd反应器的过程控制方法跟踪控制器能使系统跟踪误差收敛到原点附近较小的邻域内。证明过程如下：
[0145]
引理1，如果存在常数n1,n2,m＞0,0＜c＜∞,0＜p＜1和一个连续方程v(x)，其中v(x(0))≤m满足如下不等式:
[0146][0147]
其中,服从实用的有限时间稳定性.故可得系统解残差集为：
[0148][0149]
其中ρ∈(0,1),t是设定时间如下：
[0150][0151]
由引理1，下面给出了一个实用的有限时间命令滤波器来逼近时间导数
[0152][0153]
其中μ和τ是正滤波器参数。η是滤波器状态，是滤波器输出，s(x)＝tanh(bx)，b＞0。
[0154]
引理2.如果输入信号和是有界的，存在常数tf＞0,满足：
[0155][0156]
其中ξ代表实用有限时间滤波器误差。
[0157]
对于i＝1,2,3,4可得
[0158][0159]
当x∈ω
x
，不难得出是有界的，因此可得：
[0160][0161]
其中ξ
1,i
,ξ
2,i
代表使用有限时间滤波器误差，是正参数。由此可得
[0162][0163]
其中|ε
1,i
|,|ε
2,i
|≤1,ζ
1,i
,ζ
2,i
＞0,＞0,
[0164]
由引理1：
[0165][0166]
其中j＝1,2,ρ∈(0,1),a设置时间tf满足
[0167][0168]
其中
[0169]v2
(z
j,i
(0))≤m,i＝1,...,4,j＝1,2
ꢀꢀꢀ
(25).
[0170]
显然z
1,i
是一致最终有界的。当我们应用实用的自适应反步控制时，如下：
[0171][0172]
进一步能得出：
[0173][0174]
取c/b≤v2(z
j,i
(0))≤m，跟踪误差{v2≤λ},设置时间：
[0175][0176]
取参数满足：
[0177][0178]
可得：
[0179]
tf≤teꢀꢀꢀ
(30)
[0180]
至此，表明系统跟踪误差收敛到原点附近较小的邻域内，证毕。
[0181]
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
[0182]
系统参数为:d
t
＝0.5,kc＝20,m＝1,t0＝25,c
mu
＝242.8,c
mu
□
＝10,＝10,＝10,ka＝0.02,δta＝1200,ca＝1005,ρa＝1.169,rg＝8.314,tr＝1500,vr＝1,kv＝0.001,k
t
＝0.01,r0＝50,c0＝20,a＝0.05,k
p
＝0.1,＝0.1,状态变量的初始值为x(0)＝[25,1200,0,0]
t
。
[0183]
pfcfb控制器参数:γ1＝1,γ2＝-12,γ3＝5e-6,γ4＝5e-6,κ
1,1
＝4,σ
1,1
＝10,μ
1,1
＝100,τ
1,1
＝100,κ
2,1
＝2,σ
2,1
＝5,μ
2,1
＝100,τ
2,1
＝100,κ
1,2
＝40,σ
1,2
＝200,μ
1,2
＝400,τ
1,2
＝200,κ
2,2
＝20,σ
2,2
＝100,μ
2,2
＝400,τ
2,2
＝200,κ
1,3
＝4,σ
1,3
＝10,μ
1,3
＝200,τ
1,3
＝200,κ
2,3
＝2,σ
2,3
＝5,μ
2,3
＝200,τ
2,3
＝200,κ
1,4
＝4,σ
1,4
＝10,μ
1,4
＝200,τ
1,4
＝200,
[0184]
κ
2,4
＝2,σ
2,4
＝5,μ
2,4
＝200,τ
2,4
＝200,＝200,＝200,x
2,1
(0)＝x
2,2
(0)＝x
2,3
(0)＝x
2,4
(0)＝0,u1(0)＝u2(0)＝u3(0)＝u4(0)＝0,η
1,1
＝-1075,η
1,2
＝200,η
1,3
＝-10-7
,η
1,4
＝-0.5*10-5
,η
2,1
(0)＝4310,η
2,2
(0)＝683.3333,η
2,3
(0)＝0.28,η
2,4
(0)＝14,
[0185]
tcfb控制器参数为:γ1＝1,γ2＝-12,γ3＝5e-6,γ4＝5e-6,
[0186]
λ
1,1
＝4,m
1,1
＝100,λ
2,1
＝2,m
2,1
＝100,λ
1,2
＝40,m
1,2
＝200,λ
2,2
＝20,m
2,2
＝200,λ
1,3
＝4,m
1,3
＝200,λ
2,3
＝2,m
2,3
＝200,λ
1,4
＝4,m
1,4
＝200,λ
2,4
＝2,m
2,4
＝200.the initialvalues are:x
2,1
(0)＝x
2,2
(0)＝x
2,3
(0)＝x
2,4
(0)＝0,u1(0)＝u2(0)＝u3(0)＝u4(0)＝0,s
1,1
＝-1075,s
1,2
＝200,s
1,3
＝-10-7
,s
1,4
＝-0.5*10-5
,s
2,1
(0)＝4300,s
2,2
(0)＝666.67,s
2,3
(0)＝0.08,s
2,4
(0)＝4,
[0187]
本技术技术方案的实用的有限时间命令过滤反步控制器可以实现比传统命令过滤反步的指数更快的跟踪误差收敛速度。
[0188]
需要注意的是，具体实施方式仅仅是对本发明技术方案的解释和说明，不能以此限定权利保护范围。凡根据本发明权利要求书和说明书所做的仅仅是局部改变的，仍应落入本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种mpcvd反应器的实用有限时间命令滤波反步控制方法，其特征在于：所述方法具体过程为：步骤一：根据mpcvd反应器的状态变量x
i
，输出信号y
i
和控制信号u
i
，建立mpcvd反应器的过程控制的状态空间模型；步骤二：基于mpcvd反应器的过程控制的状态空间模型，定义扩展状态变量w
i
＝u
i
，以此建立具有扩展状态变量的mpcvd反应器的过程控制的二维非线性系统的状态空间模型，并基于具有扩展状态变量的mpcvd反应器的过程控制的二维非线性系统的状态空间模型，定义误差变量z
1,i
、z
2,i
；步骤三：利用步骤二中的误差变量z
1,i
、z
2,i
设计李雅普诺夫函数v；步骤四：利用步骤三中的李雅普诺夫函数v，对时间求一阶导数得到步骤五：引入基于实用有限时间命令滤波估计，根据步骤四的李雅普诺夫函数的一阶导数利用反步法，设计虚拟控制函数α
i
和控制器输入u
i
，进而完成反步控制。2.根据权利要求1所述一种mpcvd反应器的实用有限时间命令滤波反步控制方法，其特征在于所述步骤一的具体步骤为：首先建立mpcvd反应器的过程控制的具有未知控制方向的非参数不确定的状态空间模型为：型为：型为：其中，t、p和分别表示mpcvd反应器衬底的温度、反应腔体压力、ch4气体流量和h2气体流量，d
t
、m、c
mu
、t0、k
c
和r
h
分别表示温度衰减系数、加热器电阻的质量、反应衬底的比热容量、反应衬底的初始温度、冷却系数和加热器电阻，和k
a
、c
a
、ρ
a
、δt
a
分别表示ch4、h2、空气的热交换系数、比热、密度和温差，r
g
、v
r
、k
v
、t
r
、k
t
分别表示气体常数、反应器的体积、真空泵的电压系数、反应温度和温度系数，r0、c0、a、k
p
分别表示等效电阻、等效电容、阀驱动电路的放大系数和比例系数，未知方程是系统的未知非线性，u
h
、u
c
、u
v
、u
e
分别表示加热器电压、水泵电压、真空泵电压和电子阀电压，其中压、水泵电压、真空泵电压和电子阀电压，其中表示甲烷的电子阀电压，表示氢气的电子阀电压，表示t的一阶导，表示p的一阶导，表示q的一阶导；取x1＝t，x2＝p，建立mpcvd反应器的过程控制的状态空间模型为：y
i
＝x
i
其中，β1＝1，β2＝-r
g
(t
r-k
t
t)k
v
/v,β3＝β4＝ak
p
/(r0c0)，
其中，x
i
表示mpcvd反应器的过程控制的具有未知控制方向的非参数不确定的状态空间模型的状态变量，β1,
…
,β4表示系统未知控制方向函数，θ2,
…
,θ4表示系统未知非线性函数，表示x
i
的一阶导数，u
i
表示控制器，y
i
表示系统输出。3.根据权利要求2所述一种mpcvd反应器的实用有限时间命令滤波反步控制方法，其特征在于所述状态变量x1,
…
x4有界时，是有界的，各自对时间求的一阶导数是有界的；所述分别代表4.根据权利要求3所述一种mpcvd反应器的实用有限时间命令滤波反步控制方法，其特征在于所述系统输出y
i
是有界的，系统输出y
i
对时间求的一阶导数是有界的。5.根据权利要求4所述一种mpcvd反应器的实用有限时间命令滤波反步控制方法，其特征在于所述具有扩展状态变量的mpcvd反应器的过程控制的二维非线性系统的状态空间模型表示为：y
i
＝x
i
,其中，γ
i
表示等价控制方向函数。6.根据权利要求5所述一种mpcvd反应器的实用有限时间命令滤波反步控制方法，其特征在于所述误差变量z
2,i
＝w
i-α
i
。7.根据权利要求6所述一种mpcvd反应器的实用有限时间命令滤波反步控制方法，其特征在于所述李雅普诺夫函数v表示为：8.根据权利要求7所述一种mpcvd反应器的实用有限时间命令滤波反步控制方法，其特征在于所述步骤四中表示为：其中，表示目标信号y
d
的一阶导数，表述虚拟控制函数α
i
的一阶导数，代替未知函数，表示w
i
的一阶导。9.根据权利要求8所述一种mpcvd反应器的实用有限时间命令滤波反步控制方法，其特征在于所述步骤五的具体步骤为：步骤五一：利用虚拟控制函数改写步骤四中李雅普诺夫函数的一阶导数表示为：
未知项定义实用有限时间命令滤波估计z
1,i
：其中，表示实用有限时间滤波器的输入和输出，η
1,i
表示实用有限时间滤波器的状态，s()表示双曲正切函数，e
1,i
表示η
1,i
和z
1,i
的差，e
1,i
＝η
1,i-z
1,i
,s(e
1,i
)＝tanh(b
1,i
e
1,i
)，b
1,i
＞0、μ
1,i
、τ
1,i
表示滤波器参数，表示z
1,i
的一阶导，和的偏差ξ
1,i
为：即李雅普诺夫函数的一阶导数表示为：其中，表示u
i
的一阶导；步骤五二：根据步骤五中李雅普诺夫函数的一阶导数利用反步法和自适应律，设计虚拟控制函数其中，κ
1,i
、σ
1,i
表示滤波器参数；步骤五三：设计实用有限时间滤波器估计α
i
：其中，分别表示实用有限时间滤波器的输出和状态，e
2,i
表示η
2,i
和α
i
的差，e
2,i
＝η
2,i-α
i
,s(e
2,i
)＝tanh(b
2,i
e
2,i
)b
2,i
＞0、μ
2,i
、τ
2,i
表示滤波器参数，和的误差ξ
2,i
为：步骤五四：设计控制信号u
i
：：其中，κ
2,i
、σ
2,i
表示滤波器参数，τ表示积分变量，k
2,i
＞0表示设计参数。10.根据权利要求9所述一种mpcvd反应器的实用有限时间滤波器反步控制方法，其特征在于所述虚拟控制函数α
i
表示为：

技术总结
一种MPCVD反应器的实用有限时间命令滤波反步控制方法，涉及MPCVD反应器过程控制技术领域，针对现有技术中MPCVD反应器过程控制系统存在不确定性和收敛速度慢的问题，本申请提出实用有限时间命令滤波器对未知非线性进行估计，提出MPCVD反应器的等效增广矩阵，以解决未知控制方向函数的问题；实现设计反馈控制器u


技术研发人员：于兴虎 郑晓龙 孟欣博
受保护的技术使用者：宁波智能装备研究院有限公司
技术研发日：2023.04.12
技术公布日：2023/7/20