超臨界萃取過(guò)程溫度和壓力精準(zhǔn)控制技術(shù)研究.pdf

1、在CO2超臨界萃取過(guò)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(diǎn)附近細(xì)微變化，就會(huì)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(guò)程對(duì)溫度和壓力控制精度要求較高，而在萃取過(guò)程中溫度和壓力又受到多種可測(cè)和不可測(cè)的干擾，溫度和壓力兩者之間又存在一定的耦合問(wèn)題，所以超臨界萃取過(guò)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(guò)程溫度和壓力解耦控制，對(duì)提高萃取率及萃取質(zhì)量意義很大。

2、　　本文在深入分析萃取過(guò)程機(jī)理的基礎(chǔ)上，建立了部分?jǐn)?shù)學(xué)模型，基于模型，提出采用多變量推理控制方法控制萃取過(guò)程中萃取釜內(nèi)的溫度和壓力。仿真結(jié)果表明：該方法可以實(shí)現(xiàn)萃取過(guò)程中溫度和壓力之間的解耦、給定值擾動(dòng)下的完全跟蹤和不可測(cè)擾動(dòng)下的完全補(bǔ)償，并且對(duì)控制過(guò)程不確定性具有一定適應(yīng)能力，為提高CO2超臨界萃取率及萃取質(zhì)量提供理論基礎(chǔ)，基于以上本文完成的主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　1、針對(duì)萃取過(guò)程中萃取釜內(nèi)的主要控制參數(shù)溫度和壓力，采用機(jī)理與實(shí)

3、驗(yàn)相結(jié)合的建模方法，利用能量守恒原理建立了萃取釜內(nèi)溫度與加熱時(shí)間之間的數(shù)學(xué)模型和萃取釜內(nèi)壓力與電機(jī)轉(zhuǎn)速之間的數(shù)學(xué)模型；針對(duì)萃取過(guò)程萃取釜內(nèi)的溫度及壓力之間的耦合問(wèn)題，采用PR狀態(tài)方法建立了溫度與電機(jī)轉(zhuǎn)速之間的數(shù)學(xué)模型及壓力與加熱時(shí)間之間的數(shù)學(xué)模型。最后對(duì)比了實(shí)測(cè)值與模型計(jì)算值的誤差，分析了所建數(shù)學(xué)模型的精度，為萃取釜內(nèi)溫度和壓力的精準(zhǔn)控制提供了理論基礎(chǔ)。
　　2、在對(duì)CO2超臨界萃取中萃取釜的溫度和壓力模型建立的基礎(chǔ)上，針對(duì)溫度和

4、壓力具有非線(xiàn)性、強(qiáng)耦合及干擾不可測(cè)的特點(diǎn)，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(shí)現(xiàn)萃取過(guò)程中溫度和壓力之間的解耦，還可以實(shí)現(xiàn)設(shè)定值擾動(dòng)下的完全跟蹤和不可測(cè)擾動(dòng)下的完全補(bǔ)償。針對(duì)實(shí)際控制過(guò)程中V規(guī)范型控制器出現(xiàn)超前項(xiàng)的問(wèn)題，給出了V規(guī)范型控制器的設(shè)計(jì)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(shì)，在同樣條件下對(duì)萃取釜內(nèi)的溫度和壓力建立的相關(guān)模型進(jìn)行了仿真分析，對(duì)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(duì)CO2超臨界萃取過(guò)程中溫度和壓力控制系統(tǒng)進(jìn)行了硬件和軟件兩部分的設(shè)計(jì)，控制系統(tǒng)分兩層結(jié)構(gòu)：上層為監(jiān)控層，選擇MCGS組態(tài)軟件對(duì)萃取釜內(nèi)系統(tǒng)所控制參數(shù)的變化趨勢(shì)實(shí)時(shí)監(jiān)控并報(bào)警，組建了人機(jī)界面；下位機(jī)選擇可編程邏輯控制器PLC為控制核心，萃取釜內(nèi)的溫度以及壓力通過(guò)測(cè)溫元件與測(cè)壓元件測(cè)量之后，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后將測(cè)量的實(shí)際輸入給控制器，通過(guò)多變量推理算法運(yùn)算后輸出控制數(shù)據(jù)給調(diào)壓裝置