[發明專利]塑料烘干器溫度優化節能控制方法

有效

• 申請號: 201310281260.6
• 申請日: 2013-07-05
• 公開（公告）號: CN103399486A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 薛安克;陳云;郭云飛;陳華杰
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G05B13/00
• 分類號: G05B13/00;B29B13/06
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

本發明屬于信息技術領域，涉及在廢料煉油的前期對塑料進行烘干反應過程中，通過多模型切換系統預測控制和混和神經網絡優化求解技術相結合的方法，實現塑料烘干器空氣溫度的優化節能控制，可用于廢料煉油及烘干行業。

背景技術

隨著現代科學技術的不斷發展，能源和環境問題越來越成為人們關注的焦點。廢塑料裂解煉油技術就在這樣的大環境下應運而生。廢塑料煉油一方面可以解決生活垃圾的處理問題，另一方面又可以生產出高品質的油、炭黑一類的常用能源。

在廢塑料煉油生產的整個系統中反應釜是其中的核心設備，其運行的平穩與否直接關系到生產的質量指標和經濟效益。而前期烘干器的溫度控制是反應釜運行的先決條件，其控制效果與最終煉油產品質量、產量、效率有直接重要的關系。在烘干器的整個反應過程中，燃氣閥門開度值(?)、塑料進料量()、冷配風閥門開度值()與烘干器的溫度()、烘干器內的塑料料量()及空氣壓力()之間存在的非常復雜的耦合關系。它們之間復雜的耦合關系可以用表示為

式中非線性函數f₁、f₂、f₃分別表示各個參量間的非線性關系。由上式可以看出各參量之間的耦合關系非常復雜，但同時也可以利用這些參量之間關系來實現對烘干器的溫度控制，以實現最優的產品質量及最高的經濟效益。

目前，在實際工業中基本上采用傳統的或較簡單的控制手段來實現對烘干器的溫度控制。這種控制方法的控制參數基本依賴技術人員的經驗，一般很難實現理想的控制效果，反而會增加生產成本。當前我國烘干器的溫度控制與優化技術還處在發展上升的階段，相對發達國家還有一段距離，表現為自動化程度低，控制性能差，能耗居高不下，很難滿足智能控制、節能減排以及間接環境保護的需求。考慮到廢塑料煉油這一新工藝的復雜性以及未來廣闊的發展前景，針對現有的烘干器溫度控制的現實情況，很有必要開發出一種新型、高效、節能的烘干器溫度控制器。

在對比現有控制技術的基礎上，本發明提出一種基于多模型切換的系統模型，然后采用切換系統預測控制與混合神經網絡優化控制方法，實現對廢塑料煉油烘干器內溫度的精確控制，從而使裂解反應在最優狀態下運行。該方法彌補了普通建模和控制方式的不足，在兼顧各狀態變量的穩定、保證控制具有較高的精度和穩定性的同時，也保證形式簡單并滿足實際工業過程低成本高效益的節能需要。

發明內容

本發明的目的就是針對由開環控制來控制塑料烘干器溫度的不足，提供一種塑料烘干過程溫度優化節能控制方法。

本發明采用多模型切換系統預測控制和混合神經網絡優化控制相結合的優化控制方法。考慮實際控制信號時延滯后對控制效果的影響，在烘干器空氣溫度變化時，通過對系統模型參數的適當調整，建立不同工況下的切換系統模型，再利用混合神經網絡方法對切換控制系統進行優化控制，從而提高塑料烘干器空氣溫度控制的精度。

本發明方法的具體步驟是：

a.?建立多模型切換系統模型。具體方法是：以塑料烘干器的燃氣閥門開度值、冷配風閥門開度值、塑料進料量和塑料烘干器轉軸轉速為輸入控制量，以溫度傳感器采集到的塑料烘干器空氣溫度值為輸出量，以塑料進料量、冷配風閥門開度值、濕度傳感器采集到的塑料烘干器空氣濕度為狀態量，建立典型工況下的離散時間切換模型：

其中是3維狀態變量，分別表示k時刻塑料進料量、冷配風閥門開度值、塑料烘干器內空氣濕度值這三個狀態變量；是4維控制輸入變量，分別表示k時刻燃氣閥門開度值、冷配風閥門開度值、塑料進料量和塑料烘干器轉軸轉速；是單輸出變量，表示k時刻塑料烘干器中空氣溫度測量值。分別表示需要辨識的不同狀態下的多模型參數。Rⁿ代表n維歐氏空間，是分段切換常數，從有限集中選取，表示m個典型工況下的系統模型參數。狀態變量和控制變量分別為：

；

；

其中表示塑料進料量，表示冷配風閥門開度值，表示塑料烘干器內濕度傳感器采集到的濕度值，表示表示燃氣閥門開度值，表示冷配風閥門開度值、塑料進料量，塑料烘干器轉軸轉速，表示塑料烘干器中空氣溫度值。在烘干過程中，通過調節燃氣閥門開度值、冷配風閥門開度值、塑料進料量和塑料烘干器轉軸轉速來實現烘干器內氣體溫度的控制，是一個多輸入單輸出的控制系統。