模擬移動床分離過程的建模及預測控制策略研究.pdf

1、近年來，模擬移動床(Simulated Moving Bed，簡稱SMB)吸附分離技術(shù)在石油化工、精細化工和制藥等領(lǐng)域得到廣泛的應用。目前對模擬移動床的研究主要集中在過程建模和操作優(yōu)化方面，而如何實現(xiàn)模擬移動床過程的先進控制正逐漸成為研究的熱點。 模擬移動床工藝機理復雜，運行過程中影響分離性能的因素眾多，利用常規(guī)控制策略已難以達到良好的控制效果。模型預測控制在處理復雜多變量控制問題時具有較大的優(yōu)勢，將其用于模擬移動床生產(chǎn)過程的控

2、制有望獲得良好的控制效果。本論文在模擬移動床模型化研究工作的基礎(chǔ)上，利用子空間辨識方法建立了該過程的預測模型，并進一步研究了基于此模型的預測控制策略。針對實際生產(chǎn)中存在的吸附劑老化等過程的時變特性，提出了一種基于遞推子空間辨識的自適應預測控制策略。仿真研究表明，該控制策略具有良好的控制性能。本論文的主要工作包括： (1)介紹了模擬移動床的發(fā)展歷史、工作原理和工業(yè)應用。從模擬移動床的建模和控制兩方面綜述了目前模擬移動床研究的現(xiàn)狀。

3、 (2)通過對建模方法的分析研究，選擇擴散柱塞流模型作為過程的數(shù)學模型。將此模型應用于聯(lián)萘酚對映體的分離和C<,8>芳烴吸附分離對二甲苯兩個分離過程。分析了芳烴吸附分離過程中影響吸附性能的參數(shù)與分離性能之間的關(guān)系，并且研究了模擬移動床吸附分離過程中參數(shù)變化和擾動對分離性能的影響。 (3)在簡述預測控制原理和子空間模型辨識方法的基礎(chǔ)上，以分離聯(lián)萘酚對映體的模擬移動床吸附分離過程為研究對象，在考慮傳質(zhì)阻力的情況下，提出了一種

4、基于子空間模型辨識的預測控制方法，并通過仿真試驗考察了該控制策略在定值調(diào)節(jié)和隨動調(diào)節(jié)下的控制性能以及對象時變情況下控制系統(tǒng)的魯棒性。 (4)針對模擬移動床分離過程的時變特性，提出了一種基于遞推子空間辨識的自適應預測控制策略。通過在線計算過程的輸入和輸出，實時更新R陣，進而使預測模型得到更新，利用一個模型匹配函數(shù)作為在線辨識模型和離線辨識模型間切換的標準。仿真結(jié)果表明即使在過程參數(shù)發(fā)生變化后，這種自適應預測控制器仍然具有良好的控制