間歇反應(yīng)過程的預(yù)測控制與實時仿真平臺驗證.pdf

1、間歇反應(yīng)器單元是間歇化工生產(chǎn)的核心設(shè)備,對間歇反應(yīng)溫度的有效控制對于保證產(chǎn)品質(zhì)量,保障生產(chǎn)安全起著至關(guān)重要的作用。尤其是在間歇生產(chǎn)方式仍然被廣泛應(yīng)用的今天,先進控制策略的研究有著非常重要的意義。間歇過程單元的的先進控制目的是在設(shè)定的工藝軌線下,在不違反操作條件和約束的情況下完成對其快速、準(zhǔn)確的跟蹤。由于間歇過程單元的操作條件有很大的時變性和高度的非線性,使得間歇過程單元的控制一直被認(rèn)為是化學(xué)工業(yè)中的一項困難和具有挑戰(zhàn)性的課題。各種先進的

2、控制策略被加以開發(fā)應(yīng)用。這其中尤其是對預(yù)測控制的研究最為活躍,各種各樣的預(yù)測控制算法被研究開發(fā)出來。已有的方法多依賴于系統(tǒng)的經(jīng)驗化的機理模型構(gòu)建預(yù)測模型,但要使得到的非線性機理模型和實際系統(tǒng)一致是非常困難的,對于模型中復(fù)雜非線性環(huán)節(jié)的參數(shù)確定更是找不到有效的辦法,因而就制約了預(yù)測系統(tǒng)未來趨勢的精度,影響控制效果。本文的研究內(nèi)容就是在線性預(yù)測控制框架內(nèi)研究間歇過程的溫度跟蹤控制,提出了一種基于卡爾曼濾波器的間歇反應(yīng)預(yù)測控制方案。避開了通過

3、非線性機理模型構(gòu)建預(yù)測模型的一般方法,提出了采用線性預(yù)測控制的方法和步驟。首先將實際系統(tǒng)中最為不確定的因素——反應(yīng)產(chǎn)熱當(dāng)作系統(tǒng)固有的干擾,在無法測量其大小和對系統(tǒng)輸出的影響的情況下,采用引入干擾模型的方法,將反應(yīng)熱對輸出的作用納入到夾套溫度(操作量)和反應(yīng)溫度(被控量)的一階線性關(guān)系中;然后將干擾模型中的“干擾項”作為狀態(tài)變量增廣到原系統(tǒng)的狀態(tài)空間中;接著基于增廣的狀態(tài)空間模型設(shè)計線性卡爾曼濾波器實現(xiàn)對干擾狀態(tài)的估計;最后設(shè)計具有前饋補