連續(xù)攪拌反應(yīng)釜溫度控制方法的研究

【摘要】：石油化工工業(yè)是國家經(jīng)濟發(fā)展的支柱性產(chǎn)業(yè),連續(xù)攪拌反應(yīng)釜作為化工生產(chǎn)中實現(xiàn)化學反應(yīng)的主要設(shè)備,其自動控制方法的研究具有非常重要的意義。在實際的化工生產(chǎn)過程中,反應(yīng)釜的溫度決定了產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量,有時甚至影響到生產(chǎn)過程中的安全性。因此如何對反應(yīng)釜內(nèi)化學反應(yīng)溫度進行、有效的控制,顯得至關(guān)重要。然而,由于溫度對象具有非線性、時變不確定、大滯后、受環(huán)境溫度影響大等特點,目前反應(yīng)釜內(nèi)的全過程溫度自動控制仍是個較難解決的問題。預測控制具有對模型精度要求不高,建模方便；采用非zui小化描述的模型,系統(tǒng)魯棒性、穩(wěn)定性較好；采用滾動優(yōu)化策略,而非全局一次優(yōu)化,能及時彌補由于模型失配、畸變、干擾等因素引起的不確定性；動態(tài)性能較好等優(yōu)點。因此將預測控制應(yīng)用于連續(xù)攪拌反應(yīng)釜溫度控制中,具有十分重要的理論意義與實際應(yīng)用價值。首先在查閱大量連續(xù)攪拌反應(yīng)釜溫度控制相關(guān)文獻的基礎(chǔ)上,簡述了反應(yīng)釜中生產(chǎn)過程的相關(guān)概念；深入分析了反應(yīng)釜工藝流程及重要參數(shù)的監(jiān)測與控制情況；完成了控制系統(tǒng)下位機程序設(shè)計并實現(xiàn)了上位的機監(jiān)控功能；同時建立了上位機監(jiān)控軟件WinCC與MATLAB之間的通訊,使得復雜控制算法的實現(xiàn)成為了可能。另外,針對反應(yīng)釜溫度控制對象的復雜性,在分析了反應(yīng)釜內(nèi)溫度特性的基礎(chǔ)上,研究了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義預測控制在連續(xù)攪拌反應(yīng)釜溫度控制中的應(yīng)用。提出了基于LevenbergMarquar-QuasiNewton的改進優(yōu)化算法,使原有的梯度下降優(yōu)化算法收斂速度慢的缺點得以改進,并克服了改進的LM (LevenbergMarquar)優(yōu)化算法由于算法近似所帶來的大殘量、算法收斂速度慢、穩(wěn)定性差等問題。而后對反應(yīng)釜溫度模型進行了仿真研究,得到了令人滿意的控制效果。