超臨界萃取過程溫度和壓力精準控制技術研究.pdf

1、在CO2超臨界萃取過程中，溫度和壓力是最重要的控制參數(shù)，溫度和壓力在CO2臨界點附近細微變化，就會使被萃取物在CO2中的溶解能力發(fā)生顯著改變，影響萃取率，因此CO2超臨界萃取過程對溫度和壓力控制精度要求較高，而在萃取過程中溫度和壓力又受到多種可測和不可測的干擾，溫度和壓力兩者之間又存在一定的耦合問題，所以超臨界萃取過程中溫度及壓力的精確控制存在一定困難，研究CO2超臨界萃取過程溫度和壓力解耦控制，對提高萃取率及萃取質量意義很大。

2、　　本文在深入分析萃取過程機理的基礎上，建立了部分數(shù)學模型，基于模型，提出采用多變量推理控制方法控制萃取過程中萃取釜內的溫度和壓力。仿真結果表明：該方法可以實現(xiàn)萃取過程中溫度和壓力之間的解耦、給定值擾動下的完全跟蹤和不可測擾動下的完全補償，并且對控制過程不確定性具有一定適應能力，為提高CO2超臨界萃取率及萃取質量提供理論基礎，基于以上本文完成的主要研究內容如下：
　　1、針對萃取過程中萃取釜內的主要控制參數(shù)溫度和壓力，采用機理與實

3、驗相結合的建模方法，利用能量守恒原理建立了萃取釜內溫度與加熱時間之間的數(shù)學模型和萃取釜內壓力與電機轉速之間的數(shù)學模型；針對萃取過程萃取釜內的溫度及壓力之間的耦合問題，采用PR狀態(tài)方法建立了溫度與電機轉速之間的數(shù)學模型及壓力與加熱時間之間的數(shù)學模型。最后對比了實測值與模型計算值的誤差，分析了所建數(shù)學模型的精度，為萃取釜內溫度和壓力的精準控制提供了理論基礎。
　　2、在對CO2超臨界萃取中萃取釜的溫度和壓力模型建立的基礎上，針對溫度和

4、壓力具有非線性、強耦合及干擾不可測的特點，提出了采用多變量的推理控制方法，并且理論分析了該方法不但能實現(xiàn)萃取過程中溫度和壓力之間的解耦，還可以實現(xiàn)設定值擾動下的完全跟蹤和不可測擾動下的完全補償。針對實際控制過程中V規(guī)范型控制器出現(xiàn)超前項的問題，給出了V規(guī)范型控制器的設計方法。最后為了更好的凸顯出本文所采用控制方法的的優(yōu)勢，在同樣條件下對萃取釜內的溫度和壓力建立的相關模型進行了仿真分析，對比了采用PID控制方法及多變量推理控制方法的控制效

5、果，得出了本文所提出的控制方法有效性及可行性。
　　3、對CO2超臨界萃取過程中溫度和壓力控制系統(tǒng)進行了硬件和軟件兩部分的設計，控制系統(tǒng)分兩層結構：上層為監(jiān)控層，選擇MCGS組態(tài)軟件對萃取釜內系統(tǒng)所控制參數(shù)的變化趨勢實時監(jiān)控并報警，組建了人機界面；下位機選擇可編程邏輯控制器PLC為控制核心，萃取釜內的溫度以及壓力通過測溫元件與測壓元件測量之后，經(jīng)過A/D轉換后將測量的實際輸入給控制器，通過多變量推理算法運算后輸出控制數(shù)據(jù)給調壓裝置