无模型自适应控制方法的快速收敛及在气分装置操作调整中的应用

发布时间：2017-12-08 15:38

  本文关键词：无模型自适应控制方法的快速收敛及在气分装置操作调整中的应用

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【摘要】：现代过程工业大多是机理复杂的高阶非线性强耦合系统,故无法或很难实现基于模型的控制和优化。但由于其在生产过程中产生了大量数据,能否从中提炼出有用的信息以指导过程控制和优化呢?这便是数据驱动控制理论(Date Driven Control,DDC)产生的动因。其中,无模型自适应控制(Model Free Apative Control,MFAC)方法由中国学者提出,并获得了广泛的应用。本文首先针对无模型自适应控制方法因缺少系统的参数整定措施,而导致控制过程收敛速度慢,稳定性和自适应能力差的缺点,提出了用拟牛顿法(Quasi-Newton Method,QNM)对前三个时刻的历史数据进行拟合,以有效逼近最适参数的整定方法,应用于单输入单输出(SISO)和多输入多输出(MIMO)系统,取得了良好的效果。进一步针对无模型自适应控制算法在接近控制目标时,存在调整幅度小、迭代次数多、收敛速度慢的问题,提出了用“理论期望输出”和“截止期望输出”强化收敛的方法,在不超调的前提下,加快了调控速度,应用表明该方法对于单输出系统有良好的效果。另外,针对实际生产过程中,一些可建模系统的重要产品质量指标如纯度、黏度等随时间变化,无法实时获取的问题,提出了用动态仿真结果代替实时输入的无模型自适应控制解决方案。即先将MFAC植入计算软件MATLAB的Simulink模块,然后用动态模拟软件Aspen Dynamics模拟受控系统,得到浓度、黏度等不可实测参数,并将其通过AMSimulation接口程序送入Simulink,在其中进行MFAC计算,并实时返回计算结果作为Aspen Dynamics的输入,如此循环,实现受控系统的无模型自适应控制。最后,将上述研究应用于某800×104t/a炼油厂的30×104t/a气体分馏装置的操作调整。该装置由脱丙烷塔、脱乙烷塔和丙烯塔组成,各塔实际塔板分别为65块、45块和210块,是一个典型的MIMO复杂控制系统。在无人工干预的情况下,改进后的MFAC算法能自动调整各塔再沸负荷,经过96小时的逐次逼近,丙烯纯度从初值0.903达到目标值0.996。又在第144小时,各塔再沸负荷发生波动,丙烯纯度降低至0.992的情况下,改进后的MFAC算法继续利用之前已设置好的参数,自动对各塔进行调整,在第216小时再次使丙烯纯度达到0.996,并保持稳定。整个操作调整过程没有出现再沸和冷却负荷超调的现象,因而能耗低。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE96

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1 胡益民;无模型自适应控制方法的快速收敛及在气分装置操作调整中的应用[D];华南理工大学;2016年

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本文编号：1266932