碳酸法糖廠澄清過程建模及操作優(yōu)化研究.pdf

1、蔗汁澄清是甘蔗糖廠的重要工藝環(huán)節(jié)，其實現(xiàn)方法有多種。碳酸法澄清技術(shù)因其制成的白糖純度高、色澤低，市場銷路好而逐漸被大多數(shù)糖廠采用。當前，在碳酸法糖廠澄清工段生產(chǎn)中，操作變量控制器的設(shè)定值是操作人員根據(jù)一段時間的關(guān)鍵生產(chǎn)指標離線化驗結(jié)果，憑借多年生產(chǎn)經(jīng)驗給定的；然而由于關(guān)鍵生產(chǎn)指標離線化驗的滯后性，操作員往往不能根據(jù)工況的變化及時調(diào)整控制器的設(shè)定值，在實際生產(chǎn)過程中，經(jīng)常出現(xiàn)盡管控制器的控制性能指標符合要求，但是關(guān)鍵生產(chǎn)指標卻波動過大，時

2、常超出期望值范圍的情況，從而最終導(dǎo)致成品糖產(chǎn)量和質(zhì)量的不穩(wěn)定。因此，研究碳酸法糖廠澄清過程的操作優(yōu)化，解決澄清過程操作變量控制器的優(yōu)化設(shè)定問題，對增強產(chǎn)品品質(zhì)和提高糖廠經(jīng)濟效益都有著重要的意義。
　　 本文首先闡明了糖廠澄清工段的建模及操作優(yōu)化的研究現(xiàn)狀，介紹了優(yōu)化設(shè)定和案例推理方法的概念和工業(yè)應(yīng)用。其次，詳述了碳酸法糖廠的澄清工段流程，并將工段分為一碳飽充和二碳飽充兩個部分，確定了兩個部分的關(guān)鍵生產(chǎn)指標，諸如色值、鈣鹽含量等以

3、及相關(guān)的操作變量；介紹了廣義動態(tài)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和算法，在采集到的離、在線數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，利用該網(wǎng)絡(luò)對一碳飽充和二碳飽充這兩個部分建立了各自的生產(chǎn)指標預(yù)測模型，解決了生產(chǎn)指標無法在線獲取的問題，同時，為了進行模型比較，又利用相同的數(shù)據(jù)對各部分分別建立了相應(yīng)的BP網(wǎng)絡(luò)生產(chǎn)指標預(yù)測模型；再次，提出了一種結(jié)合優(yōu)化模式庫和案例檢索以及案例修正的碳酸法糖廠澄清過程的控制器優(yōu)化設(shè)定策略，在建立生產(chǎn)指標優(yōu)化模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)期望生產(chǎn)指標和已知的典型工況

4、，通過非劣分層遺傳算法II型或粒子群算法求解獲得了優(yōu)化模式庫，對于新的工況，采用案例檢索的方法在模式庫中尋找對應(yīng)的操作變量作為控制器的優(yōu)化預(yù)設(shè)定值，然后將預(yù)設(shè)定值代入生產(chǎn)指標預(yù)測模型求出生產(chǎn)指標的預(yù)測值，并計算其與期望值的誤差，通過有關(guān)該誤差的專家規(guī)則來調(diào)整優(yōu)化預(yù)設(shè)定值，直至在新的工況下實際生產(chǎn)指標也能接近或滿足期望值，從而將此時的操作變量設(shè)定值作為糖廠澄清工段控制器的設(shè)定值進行生產(chǎn)。
　　 仿真結(jié)果顯示，與采用BP網(wǎng)絡(luò)所建的生