精餾塔建模及溫度的自適應解耦控制研究.pdf

1、精餾塔作為石油煉制和化工生產(chǎn)的首要環(huán)節(jié)，對化工生產(chǎn)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行至關(guān)重要，一直以來都是是過程控制界關(guān)注的焦點。本文立足于工業(yè)生產(chǎn)對節(jié)能減排、優(yōu)化控制的強烈需求，針對精餾塔這一高能耗裝置的過程模擬和過程控制進行了深入的理論分析和研究。建立了精餾塔系統(tǒng)的通用型動態(tài)仿真模型，并根據(jù)動態(tài)響應問題，針對其控制系統(tǒng)中存在的耦合性問題進行了進一步的分析討論，并設計了相應的控制方案。基本內(nèi)容如下：
　　首先對精餾塔的精餾原理進行了簡單的介紹，

2、并結(jié)合精餾塔的控制目標對精餾過程的靜態(tài)特性進行了分析，根據(jù)各個變量間的關(guān)聯(lián)性，確定了基本的控制量與被控量關(guān)系，為進一步研究精餾過程的動態(tài)響應過程，根據(jù)物料及能量平衡，以平衡級假設為基礎，通過對泡點溫度、熱焓值等熱力學參數(shù)的計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，實現(xiàn)了精餾過程的模型化。利用MATLAB進行編程仿真，仿真結(jié)果表明該模型可以很好的實現(xiàn)各個組分變量不同狀

3、態(tài)下的動態(tài)響應情況，變化趨勢及穩(wěn)態(tài)結(jié)果與實際情況比較吻合，對于工藝的優(yōu)化設計及控制系統(tǒng)的分析均具有一定的指導意義。
　　精餾塔是典型的多輸入多輸出的多變量系統(tǒng)，通過對其動態(tài)模型的仿真分析可以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)具有非線性、滯后性和時變性的特點，并在傳統(tǒng)控制下，精餾塔兩端溫度控制系統(tǒng)存在嚴重的耦合特性。本文針對其耦合性擬采用前饋解耦的控制方式對其進行解耦控制，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)下很難實現(xiàn)比較

4、理想的解耦控制效果。
　　針對傳統(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粒子群的神經(jīng)網(wǎng)絡 PID算法進行解耦控制，利用神經(jīng)網(wǎng)絡超強的自適應和自學習能力能夠任意逼近任一復雜的非線性系統(tǒng)，具有對一般問題的泛化能力，來解決對被控制對象的精確數(shù)學模型過于依賴的問題。同時利用改進粒子群算法的快速尋優(yōu)的能力對神經(jīng)網(wǎng)絡的初始權(quán)值進行優(yōu)化輸出，提高神經(jīng)網(wǎng)絡的學習速率，實現(xiàn)控制系統(tǒng)的快速收斂，達到廣義解耦的效果。
　　基于以上研