[發明專利]分子蒸餾過程的多變量系統辨識方法

有效

• 申請號: 201410513719.5
• 申請日: 2014-09-28
• 公開（公告）號: CN104298112B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 李慧;陳燦;李穎;張德江;尤文;楊宏韜;果芯如;王佳增
• 申請（專利權）人: 長春工業大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所22210
• 代理人: 田春梅

技術領域

本發明屬于分子蒸餾過程的數學模型建立方法領域，具體涉及一種分子蒸餾過程的多變量系統辨識方法。

背景技術

分子蒸餾過程是個多輸入多輸出系統(multiple?input?multiple?output，MIMO)，具有時滯多變量的特性。由于影響分子蒸餾分離效果主要工藝參數溫度與真空度具有強耦合關系，在蒸餾過程中它們互相作用，從而難以對其精確控制，達不到工藝要求設定值，致使分離效果和產品純度不理想，甚至無法通過設備實現至理論上可分離成分的分離，這是化工生產中存在的普遍問題，也是蒸餾技術攻關的難點。基于被控對象數學模型的先進控制策略，是提高溫度與真空度控制精度的最有效途徑。因此，一種能保證辨識精度并可應用于工業實踐的建模方法對于提高分子蒸餾產品的質量具有極大意義。

很多科研工作者在分子蒸餾的模型辨識領域作過研究，文獻【邵平,鄭志,羅水忠等在菜籽油皂腳中游離脂肪酸分子蒸餾分離模擬.農業工程學報,2008,24(2):260-263】建立了溫度、壓力等條件與產品收率的關系模型。然而，上述方法得到的模型為工藝參數與分離效果之間的關系模型，不能作為分子蒸餾蒸發過程的控制模型。

也有大量科研工作者在多變量系統模型辨識領域作過研究，文獻【王永,董卓敏,孫德敏等在柔性板的多變量頻域辨識及其主動控制.振動工程學報[J],2004,17(2):141-146】中采用正弦激勵信號作為系統輸入，得到系統在該信號下的響應數據，進而獲得了待辨識對象的數學模型。但上述方法對系統的激勵信號具有苛刻的要求，使其并不能很好地應用于工業過程實際。

發明內容

為了解決現有在多變量系統模型辨識領域的分子蒸餾的數學模型建立方法不能很好地應用于實際的工業蒸餾過程的技術問題，本發明提供一種分子蒸餾過程的多變量系統辨識方法。該方法以蒸發器內真空度，以及蒸發器內溫度作為被控變量，選擇真空閥開度，以及加熱器端電壓作為控制信號，構成一個兩輸入兩輸出(two-input?two-output，TITO)系統，采用將多變量系統辨識轉化為多個單變量系統辨識的思想，對辨識問題進行簡化，并給出了該思想的依據。依據階躍激勵信號下工業實際采樣數據建立關系式組，并應用辛普森(Simpson)積分公式得到了關系式組中未知系數，通過對該關系式組的求解最終獲得蒸發系統的傳遞函數矩陣。仿真及實際過程中的應用表明，采用的辨識方法具有較強的可實踐性，及良好的辨識效果。

本發明解決技術問題所采取的技術方案如下：

分子蒸餾過程的多變量系統辨識方法，其具體包括如下步驟：

第一大步、模型結構的選擇

對于TITO系統，設輸入輸出關系為