间歇式反应釜温度控制算法研究

发布时间：2017-08-08 07:26

  本文关键词：间歇式反应釜温度控制算法研究

  更多相关文章： 聚合反应 自适应模糊PID控制 神经网络PID控制

【摘要】：聚氯乙烯(PVC)是一种重要的化工用品,被广泛应用于很多领域。在聚氯乙烯的生产过程中,聚合反应温度的控制对产品质量起着决定性的作用。由于聚合反应机理复杂,反应釜温度控制过程具有非线性、时变、时滞等特点,依赖于精确数学模型的传统PID控制方法无法取得令人满意的控制效果。因此,寻找一种新的控制策略实现聚合反应温度的精确控制具有重要的理论和实际意义。本文首先以氯乙烯悬浮聚合反应过程作为研究对象,在研究了聚合反应生产工艺流程和间歇反应釜装置特性的基础上,运用机理建模的方法建立了釜温和蛇形管冷却水流量的数学模型,并对模型进行了整理和简化。其次,由于传统PID控制对受控对象模型精度要求较高,对聚合反应温度进行控制时会产生较大超调,而且当过程参数发生变化时,PID控制的稳定性和快速性都将受到影响。为了弥补这些不足,本文对传统PID控制器进行改进和优化,主要设计了聚合反应温度自适应模糊PID控制器和基于BP神经网络参数在线整定的PID控制器,对反应温度实现了更为精确的控制。最后,运用Matlab对这两种智能控制器进行仿真分析。仿真结果表明,本文设计的两种控制器与传统PID控制器相比,超调量较小,抗干扰能力强而且具有较强的鲁棒性,能够在被控制对象参数变化以及受到外来扰动时做出及时调整,将反应温度控制在合理范围之内。
【关键词】：聚合反应 自适应模糊PID控制 神经网络PID控制
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ052;TP273
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 课题研究的背景和意义8-9
• 1.2 聚合过程釜温控制难点9
• 1.3 国内外聚合反应温度控制方法发展现状9-11
• 1.4 模糊控制技术概述11-12
• 1.5 神经网络技术概述12-13
• 1.6 本文结构和内容安排13-16
• 2 聚合反应过程介绍及机理模型建立16-24
• 2.1 PVC生产过程简介16-19
• 2.1.1 工艺流程简介16-17
• 2.1.2 聚氯乙烯聚合反应装置及聚合过程介绍17-19
• 2.2 PVC聚合反应数学模型的分析及简化19-22
• 2.3 本章小结22-24
• 3 釜温的自适应模糊PID控制器设计24-40
• 3.1 模糊控制理论24
• 3.2 PVC聚合釜反应温度模糊控制器设计24-28
• 3.2.1 PVC聚合釜反应温度模糊控制器结构设计25-26
• 3.2.2 隶属度确定26-27
• 3.2.3 确立模糊规则27
• 3.2.4 解模糊化27-28
• 3.3 PVC聚合反应温度模糊控制仿真分析28-29
• 3.4 PVC聚合反应温度PID控制器设计及仿真29-32
• 3.4.1 PID控制器原理30-31
• 3.4.2 PID控制器参数整定及仿真31-32
• 3.5 釜温的自适应模糊PID控制器设计及仿真32-38
• 3.5.1 输入量的模糊化33
• 3.5.2 隶属度确定33-34
• 3.5.3 确立模糊规则34-35
• 3.5.4 解模糊化35-36
• 3.5.5 PVC聚合温度自适应模糊PID控制器仿真分析36-38
• 3.6 本章小结38-40
• 4 釜温的神经网络PID控制器设计40-56
• 4.1 神经网络简介40-41
• 4.2 基于单神经元的PID控制41-43
• 4.3 单神经元PID控制器仿真分析43-47
• 4.3.1 对阶跃信号的跟踪43-44
• 4.3.2 对外部干扰的适应性44-46
• 4.3.3 对外部发生变化时的适应性46-47
• 4.4 基于BP神经网络参数在线整定的PID控制47-50
• 4.4.1 基于BP神经网络的PID参数在线整定原理47-48
• 4.4.2 BP神经网络参数在线整定PID控制器算法分析48-50
• 4.5 BP神经网络PID控制器的仿真研究50-52
• 4.5.1 对阶跃信号的跟踪50-51
• 4.5.2 对外部干扰的适应性51-52
• 4.5.3 系统对象参数发生变化时的适应性52
• 4.6 控制方案的仿真对比分析52-55
• 4.7 本章小结55-56
• 5 总结与展望56-58
• 参考文献58-62
• 研究生期间主要成果62-63
• 致谢63

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