[發明專利]建立基于增量建模的大型化工生產裝置電氣自動化系統的方法

無效

• 申請號: 200810209703.X
• 申請日: 2008-12-15
• 公開（公告）號: CN101446825A
• 公開（公告）日: 2009-06-03
• 發明（設計）人: 王慶超;喻寶才;蔡鵬
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所
• 代理人: 張果瑞

技術領域

本發明屬于過程工業智能控制領域，涉及一種建立大型化工生產裝置電氣系統總體控制方案的方法。

背景技術

大型化工生產裝置承擔著主要化工產品的規模生產任務，具有化工流程復雜，對工藝技術指標和生產連續性要求高的特點。大型腈綸生產裝置就是其中的一種典型設備。其一般由二十多個工位共三百多臺電機及其它輔助配套設備組成，腈綸絲束經過牽伸、水洗、熱牽伸、烘干、定型等工藝流程后成為合格的腈綸纖維，各工位的工藝要求區別很大，模型復雜多樣；實際運行時生產線線速度達280m/s，且要求同步控制精度<0.1％和7×24小時連續生產，對控制系統的控制精度、安全性和可靠性要求苛刻。因此其控制系統總體方案的設計方法具有代表性，易推廣到其他大型化工生產裝置的控制系統設計中。

現有的腈綸生產工藝與設備已經比較成熟完備，存在的一個主要問題是生產線上的相鄰工位的線速度必須高度匹配，否則會導致絲束牽引過緊或過松，情況嚴重時就會影響絲束質量并容易誘發纏輥事故。根據經驗，同步控制精度<0.1％時才能保證裝置平穩運行。

傳統電氣系統總體方案采用提升控制精度的方法來提升同步控制精度，將整套生產裝置按照工藝特點分割為幾個子系統，對每個子系統進行高精度的建模，計算每個工位的基準線速度，并采用高精度的電機和檢測元件，使用分散控制方法使每個工位的控制精度都低于0.05％，以保證生產裝置運行平穩。但是這種方法沒有考慮到子系統之間的耦合作用，而生產裝置的線速度越高，系統慣性就越大，子系統之間的耦合作用力就越明顯。因此傳統的總體控制方案的局限性使生產裝置很難穩定的運行在較高紡速下(200m/s以上)，生產效率不高。另外在裝置開車時，要求系統運行在較低的工作速度下，等運行穩定后再切換到高速。由于分散控制的特點，切換時需要人工參與輔助控制(出自《腈綸工藝手冊》，中石油大慶煉化公司腈綸廠)。

文獻《大系統增量建模與最優控制研究》(王慶超，喻寶財。宇航學報，1997，Vol20，No3)和《基于最優保性能控制的互聯大系統實例研究》(王慶超，蔡鵬。哈爾濱工業大學學報，2005，Vol37，No12)從理論上證明了增量建模方法的有效性，但沒有對模型的具體參數確定做進一步的分析，在實際應用到大型腈綸生產裝置中會遇到一些實際問題，導致達不到預期的同步控制精度。主要的問題有：一、絲束并不時完全均勻的纏繞在圓輥上，負載的波動會影響相鄰工位之間的耦合作用；二、當生產裝置運行在不同的工作速度下時，相鄰工位之間的耦合作用是非線性的，增量建模方法建立的線性模型會存在一定的誤差。

發明內容

本發明為解決傳統的電氣系統總體方案存在的控制魯棒性較差、控制精度較低和系統穩定性較差的問題，提出一種建立基于增量建模的大型化工生產裝置電氣自動化系統的方法。本發明包括以下步驟：