化工精馏过程动态模拟与智能PID控制

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目前,化学过程工业正面临着巨大的挑战,随着计算机技术的高速发展,化工过程模拟已成为一种成熟的解决方法。通过计算机仿真去模拟现实生产过程的参数变量,它能够给出变量间的关系和变化规律。在实际生产过程中,化工过程动态模拟已在过程工业的控制方案研究,优化生产指标中得到了广泛的应用。   在典型化工过程中,PID控制是迄今为止使用最为广泛的控制器,但PID控制效果的好坏很大程度上取决于PID参数的优化。由于工业过程中大量时间延迟和非线性环节的存在,使经典PID难以得到快速而有效的整定。为了得到PID参数的全局最优点,本文提出了一种基于改进差分进化算法的PID整定方法。在差分算法中结合自适应控制的方法对变异算子进行改进,并引入了移民的方法以提高算法的全局寻优能力。使用改进差分算法可以迅速得到一组最优的PID参数,但是由于现代工业中过程特性的非线性变化,固定的PID参数不能完全满足要求,所以本文又引入了神经网络的智能PID控制方法,利用了神经网络非线性无限逼近的能力,建立非线性模型去优化PID参数,根据所获得的过程数据实时动态地优化调整PID参数。由于神经网络的初始权值直接影响了PID的参数调整,所以本文利用改进差分进化算法的快速全局寻优这一特性,去优化神经网络的初始权值,以得到高质量的控制效果。   本文使用HYSYS软件动态模拟了苯-环已烷的共沸精馏系统,采用Matlab编写的基于IDE的神经网络PID,通过OPC接口实现对该精馏塔的最佳控制,结果表明基于IDE的NN-PID控制效果明显优于经典PID和基于GA的NN-PID,证明了该方法的有效性和可行性。
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