模擬移動(dòng)床分離過(guò)程的建模及預(yù)測(cè)控制策略研究.pdf

1、近年來(lái)，模擬移動(dòng)床(Simulated Moving Bed，簡(jiǎn)稱SMB)吸附分離技術(shù)在石油化工、精細(xì)化工和制藥等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。目前對(duì)模擬移動(dòng)床的研究主要集中在過(guò)程建模和操作優(yōu)化方面，而如何實(shí)現(xiàn)模擬移動(dòng)床過(guò)程的先進(jìn)控制正逐漸成為研究的熱點(diǎn)。 模擬移動(dòng)床工藝機(jī)理復(fù)雜，運(yùn)行過(guò)程中影響分離性能的因素眾多，利用常規(guī)控制策略已難以達(dá)到良好的控制效果。模型預(yù)測(cè)控制在處理復(fù)雜多變量控制問(wèn)題時(shí)具有較大的優(yōu)勢(shì)，將其用于模擬移動(dòng)床生產(chǎn)過(guò)程的控

2、制有望獲得良好的控制效果。本論文在模擬移動(dòng)床模型化研究工作的基礎(chǔ)上，利用子空間辨識(shí)方法建立了該過(guò)程的預(yù)測(cè)模型，并進(jìn)一步研究了基于此模型的預(yù)測(cè)控制策略。針對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中存在的吸附劑老化等過(guò)程的時(shí)變特性，提出了一種基于遞推子空間辨識(shí)的自適應(yīng)預(yù)測(cè)控制策略。仿真研究表明，該控制策略具有良好的控制性能。本論文的主要工作包括： (1)介紹了模擬移動(dòng)床的發(fā)展歷史、工作原理和工業(yè)應(yīng)用。從模擬移動(dòng)床的建模和控制兩方面綜述了目前模擬移動(dòng)床研究的現(xiàn)狀。

3、 (2)通過(guò)對(duì)建模方法的分析研究，選擇擴(kuò)散柱塞流模型作為過(guò)程的數(shù)學(xué)模型。將此模型應(yīng)用于聯(lián)萘酚對(duì)映體的分離和C<,8>芳烴吸附分離對(duì)二甲苯兩個(gè)分離過(guò)程。分析了芳烴吸附分離過(guò)程中影響吸附性能的參數(shù)與分離性能之間的關(guān)系，并且研究了模擬移動(dòng)床吸附分離過(guò)程中參數(shù)變化和擾動(dòng)對(duì)分離性能的影響。 (3)在簡(jiǎn)述預(yù)測(cè)控制原理和子空間模型辨識(shí)方法的基礎(chǔ)上，以分離聯(lián)萘酚對(duì)映體的模擬移動(dòng)床吸附分離過(guò)程為研究對(duì)象，在考慮傳質(zhì)阻力的情況下，提出了一種

4、基于子空間模型辨識(shí)的預(yù)測(cè)控制方法，并通過(guò)仿真試驗(yàn)考察了該控制策略在定值調(diào)節(jié)和隨動(dòng)調(diào)節(jié)下的控制性能以及對(duì)象時(shí)變情況下控制系統(tǒng)的魯棒性。 (4)針對(duì)模擬移動(dòng)床分離過(guò)程的時(shí)變特性，提出了一種基于遞推子空間辨識(shí)的自適應(yīng)預(yù)測(cè)控制策略。通過(guò)在線計(jì)算過(guò)程的輸入和輸出，實(shí)時(shí)更新R陣，進(jìn)而使預(yù)測(cè)模型得到更新，利用一個(gè)模型匹配函數(shù)作為在線辨識(shí)模型和離線辨識(shí)模型間切換的標(biāo)準(zhǔn)。仿真結(jié)果表明即使在過(guò)程參數(shù)發(fā)生變化后，這種自適應(yīng)預(yù)測(cè)控制器仍然具有良好的控制