刮膜式分子蒸餾過程的優(yōu)化控制研究與應(yīng)用.pdf

1、分子蒸餾是一種新型的在高真空條件下進行的液-液分離技術(shù)，具有蒸餾溫度低，真空度高，物料受熱時間短，分離效率高等特點；且分離過程不可逆，沒有沸騰鼓泡現(xiàn)象，特別適用于分離高沸點、熱敏性、高粘度和易被氧化的物質(zhì)。該技術(shù)已在醫(yī)藥行業(yè)、石油化工、食品工業(yè)、化妝品工業(yè)和農(nóng)業(yè)等各行各業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。
　　在分子蒸餾的現(xiàn)有的諸多研究當中，其建模、工藝參數(shù)的優(yōu)化及控制量的控制算法研究較少，但是這些研究對于分子蒸餾的生產(chǎn)節(jié)能、提高生產(chǎn)的有效時間及

2、減少對人工經(jīng)驗的依賴都起著很重要的作用。因此本文根據(jù)五味子粗油作為實驗原料的提純實驗結(jié)果，對工藝參數(shù)與產(chǎn)品指標之間的關(guān)系進行了討論，并結(jié)合刮膜式分子蒸餾的理論分析得到了影響被提純物的純度和得率的幾個主要參數(shù)。然后在此基礎(chǔ)上展開了對刮膜式分子蒸餾過程的建模、多參數(shù)優(yōu)化以及控制量的控制算法的研究，本文的具體研究內(nèi)容可以概括為如下幾點：
　　首先，提出了采用極限學(xué)習(xí)機建立刮膜式分子蒸餾過程的預(yù)測模型。由于分子蒸餾系統(tǒng)的非線性、強耦合、大

3、滯后等特性，采用機理建模很難實現(xiàn)，并且考慮到BP網(wǎng)絡(luò)的局部最優(yōu)、訓(xùn)練時間長的缺點，因此提出采用極限學(xué)習(xí)機建立分子蒸餾系統(tǒng)的預(yù)測模型，仿真結(jié)果也表明該預(yù)測模型能夠更加準確及時的預(yù)測系統(tǒng)的下一時刻輸出狀態(tài)。
　　其次，采用啟發(fā)式動態(tài)規(guī)劃方法優(yōu)化刮膜式分子蒸餾過程的多個參數(shù)，并對該算法進行了改進。由于參數(shù)間的耦合，單個參數(shù)優(yōu)化效果并不理想，并且多個參數(shù)要進行多次優(yōu)化，所以本文提出多參數(shù)同時優(yōu)化方法。通過該方法能夠在任意初始狀態(tài)下，快速找

4、到較好的工藝參數(shù)，縮短了參數(shù)調(diào)節(jié)時間。由于前人是采用BP網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)啟發(fā)式動態(tài)規(guī)劃，將BP網(wǎng)絡(luò)的如局部最優(yōu)、調(diào)節(jié)時間長等問題也引入到了該算法中，因此本文給出了用極限學(xué)習(xí)機實現(xiàn)啟發(fā)式動態(tài)規(guī)劃的方法的具體理論推導(dǎo)，使改進后算法的尋優(yōu)速度提高了近一倍。
　　再次，提出了非線性系統(tǒng)的基于序貫極限學(xué)習(xí)機的逆模型控制方法。該方法不僅解決了解析逆系統(tǒng)難以求得的問題，還實現(xiàn)了逆系統(tǒng)的在線調(diào)整。該方法使用逆模型作為控制器，將逆系統(tǒng)與原系統(tǒng)的串聯(lián)，逆系統(tǒng)