维生素C生产过程中浓缩工段温度控制研究

发布时间：2017-05-02 01:00

  本文关键词：维生素C生产过程中浓缩工段温度控制研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在维生素C生产的浓缩工段不仅要求温度严格控制在某个范围之内,还要根据现场条件实时改变当前温度值。而浓缩工段温度控制具有非线性、时变性、大滞后、强耦合、难建模等特点。常规PID控制效果的好坏完全取决于对PID参数的整定和优化,在工控现场一般根据工程师的实际经验来调整PID参数,这种控制应用在在非线性和时变系统时会由于控制不够及时或不精确而导致控制效果不理想。本文首先对维生素C生产过程中浓缩工段进行机理分析,分别从温度、液位、蒸发量等角度证明了控制过程中存在的不确定性、强耦合、大滞后等问题,单纯的PID控制难以达到工艺要求。然后分别研究了目前常规PID控制和模糊控制理论,针对常规PID稳态误差小、易实现和模糊控制稳定、鲁棒性好的特点,采用模糊自适应整定PID控制算法,即把控制条件和PID参数整定经验用模糊集表示,并把这些模糊控制规则和有关信息等存入计算机知识库,然后计算机根据控制系统实际响应,运用模糊推理,自动调整PID参数至最佳。由MATLAB仿真对比常规PID和模糊自适应整定PID控制,模糊自适应整定PID控制几乎无超调,达到稳定时间较短。在此基础上,以北京和利时集散控制系统(DCS)为硬件平台,进行温度采集和PID控制,以MATLAB作为软件平台,进行模糊自适应整定PID运算,通过OPC协议连接MATLAB和集散控制系统,通过MATLAB运算结果修正PID控制器参数,从而提高控制精度和控制速度,取得比常规PID更好的控制效果。
【关键词】：维生素C生产过程 温度控制 模糊自适应整定PID DCS OPC协议
【学位授予单位】：河北科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ466.3;TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题的研究意义9-12
• 1.1.1 国内外维生素生产现状9
• 1.1.2 维生素C生产的发展简史9-12
• 1.2 模糊控制理论的产生和发展12
• 1.3 本课题主要内容12-15
• 第2章 维生素C生产工艺过程15-25
• 2.1 维生素C工业生产的工艺流程15-21
• 2.1.1 发酵工段介绍15-18
• 2.1.2 提炼工段介绍18-19
• 2.1.3 转化工段介绍19-21
• 2.1.4 精制工段介绍21
• 2.2 浓缩工段机理分析21-24
• 2.2.1 浓缩设备介绍21-22
• 2.2.2 浓缩工段理论分析22-24
• 2.3 本章小结24-25
• 第3章 浓缩工段温度控制算法研究25-43
• 3.1 引言25-27
• 3.2 模糊控制理论27-28
• 3.2.1 模糊集合和模糊逻辑27-28
• 3.2.2 模糊推理28
• 3.3 模糊计算28-29
• 3.4 模糊自适应PID参数整定原理29
• 3.5 浓缩工段模糊自适应PID控制器设计29-36
• 3.6 仿真分析36-41
• 3.6.1 浓缩工段研究36-37
• 3.6.2 建立模糊系统37-39
• 3.6.3 仿真分析39-41
• 3.7 本章小结41-43
• 第4章 基于模糊自适应PID温度控制系统设计43-55
• 4.1 集散控制系统简介43-44
• 4.1.1 集散控制系统的发展历史43-44
• 4.1.2 集散控制系统的展望44
• 4.2 和利时集散控制系统介绍44-45
• 4.3 温度控制系统设计45-50
• 4.3.1 浓缩工段操作步骤45-47
• 4.3.2 浓缩工段系统设计47-50
• 4.4 MATLAB与DCS之间的数据交换50-53
• 4.4.1 OPC简介50-51
• 4.4.2 基于OPC的MATLAB与DCS的实时通讯实现51-53
• 4.5 本章小结53-55
• 结论55-57
• 参考文献57-61
• 致谢61-63
• 个人简历63

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