[發明專利]內部熱耦合精餾塔的非線性模型預測控制系統及方法

無效

• 申請號: 201010214267.2
• 申請日: 2010-06-30
• 公開（公告）號: CN101887262A
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發明（設計）人: 劉興高;王成裕
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 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

1.一種內部熱耦合精餾塔的非線性模型預測控制系統，包括與內部熱耦合精餾塔直接連接的現場智能儀表、用于存放歷史數據的數據庫及上位機，所述現場智能儀表、數據庫及上位機依次相連，其特征在于：所述的上位機包括非線性模型預測控制器，所述的非線性模型預測控制器包括：

組分推斷模塊：用于依據檢測得到的溫度與壓強數據推斷組分，其算式為(1)、(2)：

Y1=αα-1-10(a-bT1+c)(α-1)Pr---(1)]]>

Xn=Psα10(a-Tn+cb)(α-1)-1α-1---(2)]]>

其中，Y₁為塔頂產品中的輕產品組分，X_n為塔底產品中的輕產品組分，P_r為精餾段壓強，P_s為提餾段壓強，T₁、T_n分別為塔頂、塔底溫度，α為相對揮發度，a、b、c為安托尼常數；

非線性模型預測控制模塊，用于編寫并儲存用微分方程描述的內部熱耦合精餾塔機理模型，并支持對關鍵過程參數進行在線調整，求解如下非線性動態優化命題：

目標函數：minu(·)J=∫tt+Tp(μ1J1(e)+μ2J2(z,x,u)+μ3J3(VuMV))dτ---(5)]]>

約束條件：(3)

0＝g(x(t)，z(t)，u(t)，p)????(4)

u^LB≤u(τ)≤u^UB，∀τ∈[t,t+Tc]---(6)]]>

u(τ)＝u(t+T_c)，∀τ∈[t,Tc,t+Tp]---(7)]]>

x^LB≤x(τ)≤x^UB，∀τ∈[t,t+Tp]---(8)]]>

其中，T_p和T_c分別是預測時域和控制時域，目標值J由三部分組成，第一部分J₁表征將來預測輸出與目標軌跡的偏差值，e為將來預測輸出與目標軌跡的偏差值，J₂表征于過程對象輸入輸出相關的經濟指標，x為微分變量，z為代數變量，u為控制變量，J₃表征控制變量的變化量Vu_MV，μ₁、μ₂、μ₃分別為權重系數，t為時間，τ為暫態時間變量，為微分變量x的一階導數，p為過程參數，f表示微分方程組，g表示代數方程組；

公式(3)是非線性過程模型，公式(4)是過程的初始狀態，公式6)是控制變量的上下限約束，公式(7)假設控制變量的值在大于等于控制時域，小于等于預測時域的區域內保持不變，公式(8)是過程微分變量的上下限，在每個采樣時刻，求解上述非線性動態優化命題，得到最優的控制變量的值，實現系統的在線滾動優化；

在線滾動優化，運用非線性動態優化在線運算得到當前時刻的控制變量，進料熱狀況q(k)，精餾塔壓強Pr(k)的值。