高純度分餾塔的建模及其非線性控制

黃江茵,趙 晶(廈門理工學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院,福建廈門361024)

?

高純度分餾塔的建模及其非線性控制

黃江茵*,趙 晶
(廈門理工學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院,福建廈門361024)

摘要:以高純度分餾塔為對象,研究其建模及控制策略.以變參數(shù)線性(LPV)動態(tài)模型結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),分別對多項式權(quán)重和高斯權(quán)重進(jìn)行改進(jìn).采用帶約束的多項式權(quán)重,構(gòu)造拉格朗日函數(shù)進(jìn)行參數(shù)尋優(yōu),避免LPV模型增益符號的錯誤;將高斯函數(shù)改進(jìn)為分段形式,使其能夠應(yīng)用于工作點非均勻分布的系統(tǒng).分餾塔產(chǎn)品純度輸出擬合和階躍響應(yīng)曲線對比結(jié)果顯示,基于上述2種權(quán)重函數(shù)的LPV模型均能夠較好地擬合系統(tǒng)輸出,最優(yōu)匹配率達(dá)到74%以上,并符合實際對象階躍響應(yīng)特征.基于所建LPV模型設(shè)計非線性內(nèi)模PID控制器,給出工作點上局部線性模型及控制器參數(shù)關(guān)系式,采用與辨識LPV模型時相同的方法對局部控制參數(shù)進(jìn)行插值計算.仿真控制結(jié)果顯示該方法能夠有效地將2個輸出控制在設(shè)定范圍內(nèi),且具有參數(shù)整定簡便,抗干擾性強的優(yōu)點.

關(guān)鍵詞:高純度分餾塔;變參數(shù)線性模型;非線性PID控制

分餾塔是對混合揮發(fā)液體進(jìn)行分餾的一種化工設(shè)備,是石油煉制企業(yè)中最常見的重要設(shè)備之一.高純度分餾塔是典型的具有“病態(tài)、方向性”特征的非線性系統(tǒng),對其進(jìn)行辨識和控制一直是工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的難點.當(dāng)產(chǎn)品純度接近100%時系統(tǒng)會進(jìn)入飽和狀態(tài),產(chǎn)品的純度越高,非線性程……