精餾塔建模及溫度的自適應(yīng)解耦控制研究.pdf

1、精餾塔作為石油煉制和化工生產(chǎn)的首要環(huán)節(jié)，對(duì)化工生產(chǎn)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要，一直以來都是是過程控制界關(guān)注的焦點(diǎn)。本文立足于工業(yè)生產(chǎn)對(duì)節(jié)能減排、優(yōu)化控制的強(qiáng)烈需求，針對(duì)精餾塔這一高能耗裝置的過程模擬和過程控制進(jìn)行了深入的理論分析和研究。建立了精餾塔系統(tǒng)的通用型動(dòng)態(tài)仿真模型，并根據(jù)動(dòng)態(tài)響應(yīng)問題，針對(duì)其控制系統(tǒng)中存在的耦合性問題進(jìn)行了進(jìn)一步的分析討論，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的控制方案?；緝?nèi)容如下：
　　首先對(duì)精餾塔的精餾原理進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，

2、并結(jié)合精餾塔的控制目標(biāo)對(duì)精餾過程的靜態(tài)特性進(jìn)行了分析，根據(jù)各個(gè)變量間的關(guān)聯(lián)性，確定了基本的控制量與被控量關(guān)系，為進(jìn)一步研究精餾過程的動(dòng)態(tài)響應(yīng)過程，根據(jù)物料及能量平衡，以平衡級(jí)假設(shè)為基礎(chǔ)，通過對(duì)泡點(diǎn)溫度、熱焓值等熱力學(xué)參數(shù)的計(jì)算建立了提餾段和精餾段的塔板模型、塔頂冷凝器以及塔底再沸器的數(shù)學(xué)模型，結(jié)合相平衡關(guān)系和摩爾歸一化方程等約束條件，實(shí)現(xiàn)了精餾過程的模型化。利用MATLAB進(jìn)行編程仿真，仿真結(jié)果表明該模型可以很好的實(shí)現(xiàn)各個(gè)組分變量不同狀

3、態(tài)下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)情況，變化趨勢(shì)及穩(wěn)態(tài)結(jié)果與實(shí)際情況比較吻合，對(duì)于工藝的優(yōu)化設(shè)計(jì)及控制系統(tǒng)的分析均具有一定的指導(dǎo)意義。
　　精餾塔是典型的多輸入多輸出的多變量系統(tǒng)，通過對(duì)其動(dòng)態(tài)模型的仿真分析可以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)具有非線性、滯后性和時(shí)變性的特點(diǎn)，并在傳統(tǒng)控制下，精餾塔兩端溫度控制系統(tǒng)存在嚴(yán)重的耦合特性。本文針對(duì)其耦合性擬采用前饋解耦的控制方式對(duì)其進(jìn)行解耦控制，在模型精確的情況下該控制器取得了比較理想的控制效果，但是，在模型失配狀態(tài)下很難實(shí)現(xiàn)比較

4、理想的解耦控制效果。
　　針對(duì)傳統(tǒng)的前饋解耦控制中存在的弊端，本文提出采用一種基于改進(jìn)粒子群的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) PID算法進(jìn)行解耦控制，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)超強(qiáng)的自適應(yīng)和自學(xué)習(xí)能力能夠任意逼近任一復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，具有對(duì)一般問題的泛化能力，來解決對(duì)被控制對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型過于依賴的問題。同時(shí)利用改進(jìn)粒子群算法的快速尋優(yōu)的能力對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的初始權(quán)值進(jìn)行優(yōu)化輸出，提高神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)速率，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的快速收斂，達(dá)到廣義解耦的效果。
　　基于以上研