精馏塔温度模糊解耦控制器设计

发布时间：2020-07-15 14:46

【摘要】：在石化、医药等过程工业领域,精馏塔过程变量的控制起着非常重要的作用。其中精馏过程的控制优劣关系着能源的消耗与投入产出比的大小,特别是如何改进精馏的过程,提高控制品质与产品质量,增加经济效益与社会效益,已成为精馏塔控制系统急需解决的关键问题。精馏塔的具体提纯或精馏过程是一个相当复杂的被控过程,对其温度控制质量的好坏直接决定了产品的产量与质量。传统的控制方案多采用常规PID控制,同时需要忽略各回路之间的耦合特性。由于精馏塔温度控制过程明显具有强耦合、大滞后和非线性等诸多特性,所以需要在传统精馏控制策略的基础上,根据精馏塔塔顶与塔底的温度之间存在着严重的耦合现象,本文研究并设计了一种对塔顶和塔底的温度实施模糊PID解耦控制器,通过它同传统的解耦控制方案进行仿真比对,证明该种解耦控制器可以达到较为良好的控制效果。本文首先介绍了精馏塔及其控制策略国内外研究的现状,对精馏塔的控制目标进行了深入地分析,给出了各种扰动因素对精馏过程的影响,并对比了单回路与双回路控制方案的特点及其不足。其次详细研究了模糊控制的工作机理、结构特点等,并选用前馈解耦方法对精馏塔温度控制系统进行模糊PID解耦,实现较好的解耦控制目的。最后通过双输入双输出模糊PID解耦控制器与传统解耦控制器的仿真对比,验证了本文提出的解耦控制算法在抗干扰性能、动态性能、鲁棒性与适应性等方面更具有满意的控制品质。
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP273;TQ053.5
【图文】：

中各个组成得成分挥发度的不同从而地就是在保证净流出的产品的纯度的离。精馏是同时对进料进行多次，多般的精馏过程分为四类。第一类，按元组分的精馏过程；第二类，按操作中连续精馏适用于大批量生产，间歇压力分类，分为加压精馏、常压精馏沸精馏与萃取精馏，其中恒沸精馏的成更低共沸物，并从塔顶蒸出，萃取间的相对挥发度。多，但基本依据都一样：利用组分挥目的。化与多次部分冷凝的联合操作。精馏凝部分汽化产品的过程，从而得到高纯多次部分汽化操作，这样在液相中就气液相图，用来解释径流过程。

哈尔滨理工大学工程硕士学位论文精馏的主要设备及它们的作用是：精馏塔：使挥发度接近的两种组分离成为不同组成的塔顶产品与塔底产品回流泵:它由两部分组成，产品输送泵和回流泵，目的是使不同的两种组分的混合物进行输送与回流操作。冷凝器:冷凝器安装在精馏塔的塔顶，冷凝器能够使塔顶出来的产品冷凝成液相。再沸器:再沸器安装在精馏塔的塔底，为了保持精馏塔塔底的热量。回流罐:存储精馏塔塔顶产品，回流罐中的液位高度可以用来衡量精馏塔的运行情况。

图 3-1 单回路控制系统结构框图回路控制系统由四个基本环节构成的，也就是被控对象或被控过程、器、调节器（或称控制器）以及控制阀。谓的控制系统就是指已经设计和安装好的，再通过对控制器参数的调整的过渡过程满足较为满意的质量指标要求。回路控制系统适用于被控对象纯滞后小、时间常数小、负荷和干扰变缓或者对被控变量要求不高的场合。精馏塔的温度变化具有滞后特点量较多并且较大，变化无规律。因此单回路控制不适合本次设计。 串级控制系统 3-2 是串级控制系统的结构图。串级控制方案在结构上形成两个闭环，在结构内部，成为内部回路。这个回路内的控制器称为副调节器，在到“粗调”的作用；而另一个闭环在外部，成为外部回路，其内部的称为主调节器，起到“微调”的作用，进而确保控制量满足期望的控主调节器的输出作为副调节器的参考值，副调节器的输出用于直接控象。这种控制系统，其中两个调节器被串联到一起来控制一个执行器串级控制系统。作用在外回路的扰动 ( )V s 称为一次扰动，而作用在内

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本文编号：2756630