基于MVC3的乙炔加氫反應(yīng)器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、乙烯的生產(chǎn)是石油化工產(chǎn)業(yè)中最為重要的一個環(huán)節(jié)，純度沒有達(dá)到要求的乙烯產(chǎn)品不能用于后續(xù)生產(chǎn)中，尤其是乙炔雜質(zhì)的存在，會不同程度地影響以乙烯為生產(chǎn)原料的后續(xù)各個工段的反應(yīng)。但是脫除乙炔的過程是非常復(fù)雜的，傳統(tǒng)的PID控制器很難運(yùn)用到其中而得到良好的控制效果，采用直接辨識法來得到反應(yīng)器模型顯然效果也會不理想。中石化某烯烴廠對乙炔加氫裝置仍然采用的是人工操作，這種傳統(tǒng)的操作方式存在很大缺陷:為了滿足出口乙炔濃度不高于5ppm，反應(yīng)器往往長期處于

2、過加氫狀態(tài)，這樣便會造成氫氣的浪費(fèi)以及催化劑活性、選擇性以及乙烯產(chǎn)量的降低。本文著力于解決這一實(shí)際生產(chǎn)中的問題:
　　首先根據(jù)乙炔加氫過程的工藝，從其反應(yīng)機(jī)理出發(fā)，考慮加氫反應(yīng)過程的能量平衡、物料平衡以及動力學(xué)方程，在工作點(diǎn)附近分段線性化，用反應(yīng)器各床層溫度作為狀態(tài)空間模型的幾個狀態(tài)，確定其狀態(tài)空間結(jié)構(gòu)形式。采用最小二乘原理計(jì)算模型各參數(shù)矩陣并進(jìn)行在線修正和離線驗(yàn)證，證實(shí)了模型的準(zhǔn)確性及有效性，并實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)器出口乙炔濃度、催化劑活

3、性和選擇性的在線實(shí)時測量，為控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備。
　　其次，控制部分采用最小協(xié)方差約束控制(MVC3)算法，該算法將系統(tǒng)輸入、輸出協(xié)方差約束考慮進(jìn)來，以最小化一個新的綜合指標(biāo)為目的，并采用數(shù)學(xué)工具LMI結(jié)合Schur補(bǔ)引理進(jìn)行求解，獲得最優(yōu)反饋控制律，對于工業(yè)生產(chǎn)過程而言更具有實(shí)際意義。通過與傳統(tǒng)的手工操作相比較，突出了這一算法的明顯優(yōu)勢。事實(shí)證明了該算法控制效果良好，能夠很好的滿足生產(chǎn)需求。
　　最后，當(dāng)被控對象變化較大