大型聚氯乙烯裝置反應(yīng)溫度的新型控制研究.pdf

1、聚氯乙烯(polyvinyl chloride，PVC)在各個行業(yè)都被廣泛的應(yīng)用，在國民經(jīng)濟中發(fā)揮著重要的作用，而決定PVC產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一就是聚合裝置的反應(yīng)溫度。PVC聚合反應(yīng)屬于間歇的放熱反應(yīng)，呈現(xiàn)出較強的非線性和大時滯特性，而PVC的生產(chǎn)對溫度有著非常嚴格的控制要求。目前，PVC生產(chǎn)過程中的聚合反應(yīng)溫度通常采用PID控制，但傳統(tǒng)的PID控制器無法達到理想的控制效果，容易造成反應(yīng)溫度的調(diào)節(jié)時間長，超調(diào)大，波動幅度大等問題，嚴重

2、影響著產(chǎn)品的質(zhì)量。針對實際工業(yè)過程，本文研究了大型聚氯乙烯反應(yīng)溫度的新型控制方法，主要工作如下:
　　(1)根據(jù)聚氯乙烯生產(chǎn)工藝過程，基于聚合反應(yīng)機理，分析了聚合反應(yīng)各個階段的工藝過程及影響反應(yīng)溫度控制的因素，并總結(jié)了整個反應(yīng)溫度被控對象的控制難點。從聚合反應(yīng)的動力學方程和能量物料平衡方程出發(fā)，推導(dǎo)出反應(yīng)溫度和其夾套水溫的函數(shù)關(guān)系方程式。通過最小二乘法辨識出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，轉(zhuǎn)化為狀態(tài)空間形式，并且對辨識出的模型進行在線修正和離線驗

3、證，證實模型的準確性和有效性，為控制器的設(shè)計奠定基礎(chǔ)。
　　(2)根據(jù)聚合裝置反應(yīng)溫度的不同動態(tài)特性，針對升溫段和恒溫段分別設(shè)計了最小協(xié)方差約束控制器(Minimum Variance CovarianceConstrained Control，MVC3)在預(yù)先給定被控對象的輸入方差和輸出方差的基礎(chǔ)上，對被控對象的綜合性能指標進行最小化，利用線性矩陣不等式進行求解出最優(yōu)的反饋控制律。然后采用單增限界的控制器切換算法對這兩個階段的控

4、制器進行無擾切換，并運用到實際工業(yè)過程中，應(yīng)用結(jié)果證實了所研究方法的可行性和有效性。
　　(3)針對聚合反應(yīng)釜存在較大的外界干擾，研究了采用線性變參數(shù)模型(Linear parameter varying，LPV)進行建模和控制。所研究方法是以外界的變量作為調(diào)度變量，描述被控對象在沿著調(diào)度參數(shù)變化的全部軌跡對應(yīng)的全局動態(tài)特性。通過線性分式變換的方法設(shè)計控制器，這樣就能夠把系統(tǒng)的不確定單獨剝離出來進行考慮，用線性矩陣不等式求解控制器