基于预测模糊PID的氯乙烯聚合釜温控制研究

论文摘要

石油化工产业是国民经济的支柱性产业,化工产品中的聚氯乙烯(PVC)更是世界上产量及消费量最大的塑料产品之一。聚氯乙烯工业生产中,聚合反应占有重要地位,反应温度、容器压力、介质流量、流速均对聚合反应存在影响,其中对产品品质影响最大的是聚合反应的温度。因此对氯乙烯聚合过程的反应温度进行精确控制十分重要。由于聚合反应机理较为复杂,过程存在强烈非线性、大惯性、大迟滞等特性,模型参数是不确定的,依赖于受控系统精确数学模型的经典控制策略无法获得理想的控制效果。所以寻求一种有效的控制策略以提高PVC聚合反应釜温控制精度是有必要的。预测控制与模糊控制均对受控对象模型精度要求较低,预测控制具有鲁棒性强,可消除系统静态误差的特点,而模糊控制则在线调节能力强,实时性较好,可增强系统的抗扰性能。这样在PVC聚合釜热量系统中的夹套冷却环节上,结合预测控制和模糊控制的优点,设计一种预测模糊PID控制器,以进一步提高温度控制效果。本文在简述了PVC生产过程相关工艺流程,深入分析聚合反应釜动态特性的基础上,结合预测控制及模糊控制技术,提出了一种相应控制算法,并设计了预测模糊PID控制器,理论和仿真研究表明:此控制策略具有超调量小、快速性好等优点,是提高聚合釜温度控制效果的一种有效方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景与意义
• 1.2 聚合过程釜温控制方法概述
• 1.2.1 聚合过程釜温控制难点
• 1.2.2 常用控制策略分析
• 1.3 预测模糊控制技术概述
• 1.4 本文结构和内容安排
• 第2章 聚合反应工艺流程及控制方案选取
• 2.1 PVC 生产工艺流程简介
• 2.2 聚合釜热量系统控制方案选取
• 2.3 PVC 聚合釜温动态特性分析
• 2.3.1 聚合过程温度模型分析
• 2.3.2 聚合釜温解析模型特性仿真分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 预测模糊控制理论
• 3.1 常规模糊控制理论
• 3.1.1 模糊逻辑控制结构
• 3.1.2 清晰量模糊化运算
• 3.1.3 控制规则库的建立
• 3.1.4 清晰化计算
• 3.2 预测控制技术
• 3.2.1 预测控制理论基础
• 3.2.2 循环优化与二次型指标
• 3.2.3 预测控制算法—MAC
• 3.2.4 模型算法控制结构分析
• 3.3 预测模糊控制技术基本原理
• 3.4 本章小结
• 第4章 釜温的预测模糊PID 控制器设计及仿真
• 4.1 PVC 聚合反应釜温度的PID 控制器设计及仿真
• 4.1.1 PID 调节规律简述
• 4.1.2 PID 控制器仿真
• 4.2 常规模糊PID 控制器设计及仿真
• 4.2.1 模糊控制系统结构分析
• 4.2.2 模糊控制器设计及仿真
• 4.3 预测模糊PID 控制器设计及仿真
• 4.3.1 控制器设计及仿真
• 4.3.2 控制方案的仿真对比分析
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历