醋酸精馏软测量及预测控制研究

• 作 者: 徐凤
• 出 处: 华东理工大学
• 发表日期: 2015年期
• 关键词: 醋酸精馏 软测量 极限学习机 模型预测控制

精馏过程复杂、时变、非线性、强耦合的特点,使得精馏控制长期以来一直是过程控制界研究的热点。随着工业的发展,为满足日益增强的控制要求,以预测控制为代表的先进控制策略得到广泛应用,先进控制技术可以提高生产装置的平稳率,保证产品质量、降低能耗,从而实现产品质量的卡边控制。本文以醋酸脱水共沸精馏过程为研究背景,首先采用ASPEN流程模拟软件建立醋酸共沸精馏系统的生产工艺机理数学模型,并对该精馏系统进行稳态模拟,求取灵敏板位置,在此基础上,运用ASPEN DYNAMICS软件对其进行动态模拟。然后针对实际操作中工作点转移等因素造成的模型失配问题,鉴于小波核极限学习机训练速度快并且稳定的特点,提出一种在线更新的小波核极限学习机软测量建模方法,建立醋酸浓度软测量,实现塔釜醋酸浓度的在线检测。与离线小波核极限学习机软测量相比,醋酸浓度的预测精度提高了52%。最后针对醋酸精馏控制中,产品质量采用常规的温度间接控制方法控制精度低的问题,提出了一种基于在线更新软测量的小波核极限学习机模型预测控制策略,实现产品质量的直接控制。该控制系统采用小波核函数极限学习机建立醋酸浓度控制器预测模型,预测控制器的输出作为再沸器蒸汽流量控制器的设定值,构成串级调节系统,同时,以灵敏板温度、塔底温度、再沸器入口温度压力等变量作为扰动变量,实现了对复杂精馏过程的前馈控制和非线性预测控制。在MATLAB SIMULINK软件中通过与ASPEN的接口调用醋酸精馏塔动态模型作为控制对象以进行上述先进控制策略的仿真研究,结果表明,与传统DMC预测控制方案比较,塔底醋酸浓度控制精度有较大提高,控制结构简单,易于实施,能够实现产品质量的卡边控制。