本文關(guān)鍵詞：基于NMPC的精餾過程曲線控制策略研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：精餾過程是典型的工業(yè)分離操作過程,常常廣泛應(yīng)用于化工、石油化工、石油等工業(yè)中。精餾過程的塔內(nèi)壓力溫度、塔頂塔底組分等過程變量的控制品質(zhì)是影響控制品質(zhì)和產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素。精餾塔是典型的工業(yè)過程生產(chǎn)對象,在負(fù)荷變化和產(chǎn)品組分變化時,會體現(xiàn)出強(qiáng)烈的非線性特性且系統(tǒng)本身帶有約束。此時,傳統(tǒng)的線性預(yù)測控制理論和方法已經(jīng)無法滿足生產(chǎn)過程的需求,需要采用非線性模型預(yù)測控制算法來對工業(yè)過程進(jìn)行預(yù)測和控制。本文以微分代數(shù)方程(DAE)模型描述的精餾塔為對象,采用基于機(jī)理模型的非線性模型預(yù)測控制算法(NMPC),研究了變工況(負(fù)荷和進(jìn)料組分變化)情況下精餾塔的非線性控制問題。在控制策略上,從傳統(tǒng)的二元組分控制策略擴(kuò)展到組分profile曲線控制策略,提出了一種組分profile曲線的質(zhì)心控制策略,該算法在算法收斂速度和控制性能上呈現(xiàn)出優(yōu)勢。本文的主要研究工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下：1.在精餾塔的機(jī)理模型方程的基礎(chǔ)上,研究了基于機(jī)理模型的非線性預(yù)測控制算法和求解策略。分析了精餾塔對象優(yōu)化問題描述以及詳細(xì)論述了精餾過程約束。結(jié)合精餾塔機(jī)理模型,對該算法求解策略進(jìn)行了詳細(xì)的說明。2.針對負(fù)荷變化和產(chǎn)品組分變化的情景下,研究了兩種面向組分profile的曲線控制算法：基于組分曲線的預(yù)測控制算法和基于B樣條曲線的預(yù)測控制算法。對三種控制算法(傳統(tǒng)的二元組分控制、基于組分曲線的控制算法和B樣條曲線控制算法)分別在進(jìn)料組分和進(jìn)料量變化下的系統(tǒng)響應(yīng)速度以及控制品質(zhì)進(jìn)行仿真和比較。結(jié)果表明,面向組分profile的曲線控制策略性能要優(yōu)于傳統(tǒng)的二元組分控制策略,而基于組分曲線的預(yù)測控制算法和基于B樣條曲線的預(yù)測控制算法在控制品質(zhì)上沒有體現(xiàn)出太大的差異性。3.針對工況變化時上述控制算法存在收斂速度慢的問題,提出了一種面向profile曲線控制的質(zhì)心控制策略,該算法使用曲線的質(zhì)心來描述整個組分profile曲線。對提出的質(zhì)心控制算法分別在進(jìn)料量和進(jìn)料組分變化的情況下進(jìn)行仿真,并與其它兩種profile曲線控制算法進(jìn)行比較,驗(yàn)證了所提出的質(zhì)心profile控制算法的快速收斂性和抗干擾性性能。
【關(guān)鍵詞】：精餾系統(tǒng) 非線性模型預(yù)測控制 組分profile控制 質(zhì)心控制算法
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ028;TP273
【目錄】：

• 致謝5-7
• 摘要7-8
• Abstract8-12
• 第一章 緒論12-22
• 1.1 課題研究背景及意義12-13
• 1.2 非線性預(yù)測控制的發(fā)展歷程及理論簡介13-17
• 1.2.1 非線性預(yù)測模型13-16
• 1.2.2 NMPC的穩(wěn)定性和無偏性16-17
• 1.3 分布曲線的建模與控制17-18
• 1.4 精餾塔的非線性建模與控制18-20
• 1.4.1 精餾塔非線性動態(tài)建模18-19
• 1.4.2 精餾塔組成profile控制19-20
• 1.5 論文主要研究內(nèi)容20-22
• 第二章 精餾塔機(jī)理模型和非線性預(yù)測控制算法22-40
• 2.1 精餾塔的機(jī)理模型22-27
• 2.1.1 引言22
• 2.1.2 精餾塔模型方程的一般描述22-24
• 2.1.3 簡化假設(shè)后的模型方程24-27
• 2.2 精餾塔控制方案分析27-30
• 2.2.1 精餾塔的控制目標(biāo)27-28
• 2.2.2 精餾塔控制方案選擇28-30
• 2.3 非線性預(yù)測控制命題的數(shù)值求解30-34
• 2.4 精餾塔非線性模型預(yù)測控制算法34-36
• 2.4.1 精餾塔機(jī)理模型的非線性預(yù)測控制34-35
• 2.4.2 精餾塔的約束35-36
• 2.5 精餾塔的二元組分控制仿真36-38
• 2.5.1 負(fù)荷變化時的抗擾響應(yīng)36-37
• 2.5.2 組分變化時的跟蹤響應(yīng)37-38
• 2.6 本章小結(jié)38-40
• 第三章 精餾塔組分曲線的NMPC控制算法40-86
• 3.1 引言40
• 3.2 組分profile的非線性預(yù)測控制算法40-53
• 3.2.1 基于組分曲線的控制算法40-43
• 3.2.2 基于B樣條曲線的控制算法43-53
• 3.3 控制算法的仿真—組分變化53-70
• 3.3.1 Case 1：10%進(jìn)料組分變化54-62
• 3.3.2 Case 2：40%進(jìn)料組分變化62-70
• 3.4 控制算法仿真—負(fù)荷變化70-84
• 3.4.1 Case 1：10%進(jìn)料量變化70-77
• 3.4.2 Case 2：40%進(jìn)料量變化77-84
• 3.5 本章小結(jié)84-86
• 第四章 基于NMPC的精餾塔組分質(zhì)心控制算法86-112
• 4.1 引言86
• 4.2 質(zhì)心控制算法推導(dǎo)和分析86-91
• 4.2.1 質(zhì)心的數(shù)學(xué)描述86-88
• 4.2.2 質(zhì)心控制算法設(shè)計(jì)88-91
• 4.3 控制算法仿真—組分變化91-103
• 4.3.1 Case 1：10%進(jìn)料組分變化92-98
• 4.3.2 Case 2：40%進(jìn)料組分變化98-103
• 4.4 控制算法仿真—負(fù)荷變化103-111
• 4.4.1 Case 1：10%進(jìn)料量變化103-107
• 4.4.2 Case 2：40%進(jìn)料量變化107-111
• 4.5 本章小結(jié)111-112
• 第五章 論文工作總結(jié)和展望112-114
• 5.1 工作總結(jié)112
• 5.2 展望112-114
• 附錄 個人簡歷114-116
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文成果116-118
• 參考文獻(xiàn)118-121

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前9條

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  本文關(guān)鍵詞：基于NMPC的精餾過程曲線控制策略研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：439332