[發明專利]一種空分節能過程的非線性預測控制系統及方法

無效

• 申請號: 200910155562.2
• 申請日: 2009-12-17
• 公開（公告）號: CN101763037A
• 公開（公告）日: 2010-06-30
• 發明（設計）人: 劉興高;周葉翔
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;王利強

技術領域

本發明涉及空分節能過程的控制設計領域，特別地，涉及空分節 能過程的非線性預測控制設計及方法。

背景技術

空分是對空氣進行分離，得到氧、氮、氬等高純工業氣體的國民 經濟重要行業，其產品廣泛用于石油、化工、冶金、電子、能源、航 空航天、食品飲料、醫療保健等各種工業領域。而巨大的能量消耗一 直為空分行業的瓶頸問題。

世界各國在空分過程的節能研究方面投入了大量的人力物力，在空 分過程的過程建模，先進控制等方面作了大量研究。由于空分精餾過 程的強非線性，耦合性等復雜動態特性，傳統的PID控制，內膜控制 等已經不能滿足要求，尤其在高純控制領域，這些控制方案很難及時 跟蹤設定值變化。而基于近似線性模型的預測控制方案雖然一定程度 上改善了控制效果，但是由于近似線性模型只能穩定工作在穩態工作 點附近，當系統波動幅度較大，則控制系統效果出現明顯下降。事實 表明建立空分節能過程的高效率，高精度的控制方案，已經成為一項 關鍵的空分節能技術。

發明內容

為了克服已有空分精餾過程的控制系統的跟蹤控制效果差、在線 求解較慢、工作效率低的不足，本發明提供一種能夠有效實現高準確 率的跟蹤控制效果、具有很快的在線求解速度、大大提升工作效率的 空分節能過程的非線性預測控制系統及方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種空分節能過程的非線性預測控制系統，包括與空分塔直接連 接的現場智能儀表和DCS系統，所述DCS系統包括存儲裝置、控制 站和上位機，智能儀表與存儲裝置、控制站和上位機連接，所述上位 機包括用以滾動優化求解控制律，輸出控制變量值的非線性預測控制 器，所述的非線性預測控制器包括：

組分推斷模塊，用以根據獲取智能儀表檢測到的溫度，壓強數據計 算空分塔上塔的各塔板處的組分濃度，計算式為(1)(2)：

Xi,N(k)=P(k)×αN×10(Ti(k)+cNbN-aN)-1αN-1---(1)]]>