数据驱动的模拟移动床色谱分离过程先进控制方法研究

发布时间：2021-06-29 10:45

　　模拟移动床（SMB）色谱分离技术是在传统的固定床吸附操作、真实移动床（TMB）色谱分离技术基础上发展起来的一种新型分离技术。模拟移动床能够将混合物进行高效分离,因此被大量应用于石油化工、生物制药和食品化工等领域。由于模拟移动床色谱分离过程较为复杂,具有非线性、强耦合和非平衡的特性,所以对于模拟移动床色谱分离过程的研究具有重要的理论意义和实用价值。本文对基于数据驱动下的模拟移动床色谱分离过程控制方法进行了详细研究,具体研究内容如下:首先,在子空间系统辨识理论的基础上,利用SMB色谱分离过程数据构造出输入输出数据矩阵,采用MOESP和N4SID的子空间系统辨识算法对SMB色谱分离过程进行建模,分别得到3阶和4阶色谱分离系统的状态空间收率模型。为验证模型的匹配度,分别将3阶和4阶收率模型的输出值与真实值进行比较,最终验证了子空间收率模型的可靠性。其次,在SMB色谱分离过程收率模型的基础上,采用状态空间模型的预测控制算法,对预测控制下的SMB收率模型考虑不同控制指标对系统响应性能造成的影响。改变各参数条件得到收率模型的输出响应曲线,且对收率模型预测指标做出优化。在此基础上,设计出了SMB色谱分... 

【文章来源】：辽宁科技大学辽宁省

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
ABSTRACT
1.绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 模拟移动床色谱分离过程工艺
    1.3 模拟移动床色谱分离过程研究综述
        1.3.1 子空间系统辨识算法
        1.3.2 预测控制算法
        1.3.3 分段仿射系统
    1.4 论文主要研究内容与论文结构安排
        1.4.1 本文主要工作
        1.4.2 论文结构安排
2.基于子空间系统辨识的SMB色谱分离过程收率模型辨识
    2.1 引言
    2.2 子空间
        2.2.1 正交投影
        2.2.2 斜向投影
        2.2.3 统计工具
    2.3 子空间系统辨识算法
        2.3.1 系统问题描述
        2.3.2 子空间辨识方法
        2.3.3 多变量输出误差状态空间辨识算法
        2.3.4 子空间数值算法
    2.4 仿真结果与分析
        2.4.1 SMB过程变量的选择
        2.4.2 色谱分离系统状态空间模型
        2.4.3 SMB收率模型分析与验证
    2.5 小结
3.基于SMB色谱分离过程收率模型的预测控制方法
    3.1 引言
    3.2 预测控制基本原理
    3.3 基于状态空间模型的预测控制
        3.3.1 预测控制算法
        3.3.2 MPC控制参数对系统性能的影响
        3.3.3 SMB色谱分离过程的预测控制方法
    3.4 仿真实验与分析
        3.4.1 色谱分离收率模型预测控制脉冲输出响应
        3.4.2 收率模型预测控制
    3.5 小结
4.基于分段仿射系统的SMB收率模型预测控制方法
    4.1 引言
    4.2 分段仿射理论基础
        4.2.1 空间理论
        4.2.2 多参数规划
    4.3 分段仿射系统
        4.3.1 分段仿射系统问题描述
        4.3.2 分段仿射系统状态变化轨迹
    4.4 分段仿射系统的建模方法
        4.4.1 分段仿射系统平衡点
        4.4.2 分段仿射系统状态空间区域的划分
        4.4.3 分段仿射系统状态空间区域划分的表示
    4.5 基于分段仿射系统的模型预测控制方法
    4.6 仿真实验与研究
        4.6.1 分段仿射收率模型辨识
        4.6.2 分段仿射收率模型预测控制
    4.7 结论
5.总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于分层模型预测控制的源荷协调控制策略研究[J]. 朱广伟,蔺红.  可再生能源. 2019(10)
[2]间接矩阵变换器-异步电机调速系统的零电流换流模型预测控制方法[J]. 王闪闪.  科技创新与应用. 2019(30)
[3]液固模拟移动床床层压降计算方法探讨[J]. 孙富伟,刘林洋,劳国瑞.  能源化工. 2019(01)
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[8]基于正交子空间投影的电力系统同调机群辨识[J]. 姜涛,张明宇,李雪,陈厚合,李国庆.  电工技术学报. 2018(09)
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本文编号：3256302