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如何智能控制連續(xù)攪拌反應(yīng)釜的溫度

發(fā)布日期:[ 2013年9月11日 ] 共閱[ 3442 ]次

在生產(chǎn)過程中,反應(yīng)釜的溫度會(huì)影響化工產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量,因此精準(zhǔn)的控制反應(yīng)釜的溫度對(duì)企業(yè)生產(chǎn)至關(guān)重要,本文就來介紹一下智能控制連續(xù)攪拌反應(yīng)釜溫度的方法。

先來看下連續(xù)反應(yīng)釜的基本結(jié)構(gòu)及原理吧,它是由攪拌容器及攪拌機(jī)組成,攪拌容器包括筒體,熱交換元件和組件,其中筒體是一個(gè)鋼罐式集裝箱,可安裝在罐型的材料,在其內(nèi)部進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),為了保持反應(yīng)溫度,對(duì)反應(yīng)釜需要設(shè)置換熱元件。

在化工生產(chǎn)中,應(yīng)嚴(yán)格按照反應(yīng)物的配比混合均勻,然后將反應(yīng)混合物均勻化,加入催化劑在連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器,在夾套反應(yīng)器中,通過一定數(shù)量的蒸汽來維持反應(yīng)器的溫度混合料,然后攪拌均勻,用攪拌器提高熱傳導(dǎo)速度,從而使受熱均勻。 二、連續(xù)攪拌反應(yīng)釜溫度控制難點(diǎn) 首先.化學(xué)反應(yīng)和物理反應(yīng)貫穿生產(chǎn)過程始終,生化反應(yīng)的 變化,相變過程與物質(zhì)和能量的傳遞,這個(gè)過程比較復(fù)雜,反應(yīng) 釜是一個(gè)大的熱容量.控制著反應(yīng)對(duì)象的純滯后時(shí)間,形成一個(gè) 非線性變化的傳熱介質(zhì)的傳熱系數(shù),并在外部環(huán)境的變得更敏 感。

其次,在反應(yīng)過程中,由于其復(fù)雜性和非線性的放熱化學(xué)反 應(yīng)。導(dǎo)致傳熱介質(zhì)的非線性傳熱系數(shù)增大,對(duì)外部干擾的影響變 得敏感,所以控制有一定的難度,在反應(yīng)熱去除的同時(shí),若不及 時(shí), 受熱不均勻的話。反應(yīng)溫度會(huì)一直在上升,容易因局部過熱 而造成的“失控”的現(xiàn)象。

三、連續(xù)攪拌反應(yīng)釜溫度控制方法

一般情況下.化學(xué)反應(yīng)都具有復(fù)雜性與非線性,因此任何一 個(gè)化學(xué)反應(yīng)過程都無法僅僅使用一種控制方式就能達(dá)到理想的 效果,并且隨著科技信息技術(shù)的發(fā)展,很多智能控制方法被廣泛 應(yīng)用于連續(xù)攪拌反應(yīng)釜的溫度控制上,而且取得了一定的成績。

1、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測控制

這個(gè)預(yù)測控制主要由參考軌跡,預(yù)測模型,模型校正,滾動(dòng) 優(yōu)化四個(gè)部分組成,主要研究對(duì)象為一個(gè)單輸入單輸出的離散 時(shí)間非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng),可用NARMAX模型(非線性自回歸滑動(dòng) 平均模型)描述為如下:

y(k)=f(y(k-1),u(k-1),……u(k-m)) (3.1)

其中y(k)和u(k)分別為過程在時(shí)刻k的鞘出和輸入變量, 和m分別為其階次,f為連續(xù)非線性函數(shù),其中其中預(yù)測模型部 分采用的是前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),同時(shí)在預(yù)測模型中,輸入數(shù)據(jù)的選取 不當(dāng)使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法很容易陷入到局部很小或者網(wǎng)絡(luò)不能 收斂,為避免這種問題的發(fā)生,輸人數(shù)據(jù)需要進(jìn)行歸一化處理。 對(duì)于(3.1)所描述的控制對(duì)象,可采用圖3.2所示的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 建立預(yù)測模型。

在一般情況下,類似的網(wǎng)絡(luò)預(yù)測控制是一種基于閉環(huán)控制 策略優(yōu)化模型基礎(chǔ)上的算法。其核心是利用動(dòng)態(tài)模型可以預(yù)測 未來的過程和行為,其中,模型誤差反饋校正機(jī)制的引人,用軋 制有限時(shí)域優(yōu)化策略.重復(fù)的地方目標(biāo)在線優(yōu)化.以獲得較佳的 實(shí)際控制的模型失配和避免引起的不確定性干擾。

2、自適應(yīng)控制 由于化學(xué)反應(yīng)本身就是一個(gè)時(shí)變非線性系統(tǒng).每個(gè)反應(yīng)階 段都表現(xiàn)出顯著不同的情況,因?yàn)檫^程模型是未知的,自適應(yīng)控 制是基于參數(shù)未知的系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。參數(shù)自適應(yīng)控制會(huì)隨系 統(tǒng)的行為的變化發(fā)生相應(yīng)的變化,以適應(yīng)其變化特征,保證了整 個(gè)系統(tǒng)的性能滿足要求。雖然復(fù)雜的自適應(yīng)算法在一定程度上 影響了自適應(yīng)控制的實(shí)際應(yīng)用,但與自適應(yīng)控制理論的發(fā)展是 符合的,在控制反應(yīng)器的自適應(yīng)控制方面將有更大的發(fā)展前景。

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