论文摘要
随着我国国民经济的飞速发展，石油化工工业蓬勃兴起，石化工业中的合成树脂(塑料材料)应用在了许多领域。由于合成树脂在国民经济中的重要作用，对合成树脂的产品质量和工业生产过程自动化提出了更高的要求。而像聚丙烯、聚乙烯、酚醛树脂等合成树脂聚合物的聚合反应主要是在间歇式反应釜中进行，数量约占总聚合装置的90％。在生产中影响聚合反应的最重要参数是反应釜的温度，反应釜的温度控制的品质直接影响产品的质量和产量。聚合反应过程既是放热的化学反应过程，又是物理变化过程，聚合机理复杂。聚合反应过程具有惯性大、滞后大、慢时变，制冷与加热切换时非线性严重、随机噪声干扰频繁的特点，这对建立精确的数学模型是十分困难的，且传统的PID控制理论和分程控制方式难以在间歇式反应釜温度控制上取得良好的控制效果。本文主要是研究间歇式反应釜温度控制系统。比较全面的分析了间歇式反应釜温度变化的特点以及控制难点，总结当前温度控制系统精度差的根本原因。在此基础上，基于递推最小二乘方法和广义预测控制原理，在北京亚控公司的组太王软件平台上，设计了一套简单实用的解决方案，在升温阶段采用PID控制：在60～70℃时的制冷加热切换阶段，采用预测控制，以解决严重非线性带来的振荡。实验结果表明，与采用的PID控制方案相比，该方案增强了系统的鲁棒性和适应性，系统振荡幅度减少了0.83℃，较好的解决了间歇式反应釜温度控制的难题。课题完成了间歇式反应釜温度控制系统的硬件电路的设计、系统软件的编译与调试，对间歇式反应釜温度预测控制进行了仿真与实验研究，与PID控制方法相比，采用五步预测控制方法的控制性能更加稳定，可靠性更高，被控对象的数学模型经系统的离线与在线辨识，实时性、适应性、鲁棒性都显著增强，控制效果较好。