氯化聚乙烯聚合温度的先进控制研究

论文摘要

近年来,随着石油化工工业的蓬勃发展,各种石化产品在许多领域得到了广泛应用。其中,氯化聚乙烯(CPE)作为聚氯乙烯(PVC)的抗冲改性剂之一,由于原料简单、生产成本较低,以及在塑料和橡胶方面有重要的作用,所以国际和国内需求量正在呈不断上升的趋势。CPE的生产过程主要是在间歇反应釜中进行的氯化聚合反应,反应釜温度是影响反应的重要参数,直接关系到产品的质量。由于聚合反应是强放热反应,温度具有大滞后、时变性和非线性等特点,常规PID控制已不能满足控制要求,为此我们提出了采用先进控制算法给予改造的有效尝试。本论文以青岛某化工厂的CPE生产过程为背景,深入分析了CPE氯化聚合反应温度的特点以及控制的难点,提出采用基于神经网络的内模PID先进控制方法。神经网络通过自学习调整,对非线性和时变性具有很强的自适应能力,内模控制具有参数调节简单、跟踪性能好等特点,内模PID控制方法是在内模控制框架中设计PID控制器,对系统滞后和扰动有较好的控制效果。将神经网络与内模PID结合,可以充分发挥两者的优势,对CPE聚合反应温度进行准确、平稳的控制。实验结果表明,神经网络内模PID控制具有良好的自适应性、鲁棒性和抗干扰能力,能够有效提高控制系统的稳定性。为了能够形象、直观的显示和控制CPE聚合反应生产过程,本论文设计了基于组态王的监控软件。组态王具有优秀的实时监控与动态显示功能,Matlab具有强大的数学计算能力,可以实现复杂的先进控制算法,通过采用动态数据交换技术(DDE),能够实现组态王和Matlab的数据通讯,为先进控制方法在工业实际中的应用提供了可以借鉴的有效途径。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 论文选题的目的和意义
• 1.2 先进控制的发展与研究现状
• 1.2.1 先进控制
• 1.2.2 内模及内模PID 控制
• 1.3 氯化聚乙烯及化工生产聚合反应温度控制发展现状
• 1.3.1 氯化聚乙烯工业发展及其现状
• 1.3.2 化工生产聚合反应的温度先进控制发展及其现状
• 1.4 论文的主要内容和结构
• 第二章 氯化聚乙烯化工生产过程系统与工艺
• 2.1 引言
• 2.2 氯化聚乙烯生产原理与系统
• 2.2.1 氯化聚乙烯的物理化学性质及主要用途
• 2.2.2 氯化聚乙烯生产原理和方法
• 2.2.3 氯化聚乙烯生产过程系统
• 2.3 氯化聚乙烯生产的聚合反应工艺分析
• 2.3.1 氯化聚乙烯聚合反应工艺
• 2.3.2 控制的重点和难点
• 2.3.3 先进控制方法
• 2.4 本章小结
• 第三章 温度先进控制算法研究
• 3.1 引言
• 3.2 内模控制及内模PID 控制
• 3.2.1 内模控制的原理
• 3.2.2 内模控制的性质
• 3.2.3 内模控制器的设计方法
• 3.2.4 PID 控制
• 3.2.5 内模控制与PID 控制的联系——内模PID 控制
• 3.3 神经网络
• 3.3.1 神经元传递函数
• 3.3.2 神经网络拓扑结构
• 3.3.3 神经网络学习方式
• 3.3.4 神经网络在控制系统中的应用
• 3.3.5 BP 神经网络
• 3.3.6 一些实际问题及改进
• 3.4 内模PID 控制与神经网络的复合控制算法
• 3.5 本章小结
• 第四章 控制算法的仿真研究与分析
• 4.1 系统仿真模型
• 4.2 仿真实验分析
• 4.3 仿真研究结论
• 第五章 基于组态王的监控软件设计
• 5.1 引言
• 5.2 基于组态王的通讯设计
• 5.2.1 DDE 通讯原理
• 5.2.2 组态王的DDE 通讯
• 5.3 基于组态王的监控界面设计
• 5.3.1 主界面设计
• 5.3.2 温控曲线界面设计
• 5.3.3 报警界面设计
• 5.4 本章小结
• 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录