[發明專利]基于RBF與GDHP的天然氣吸收塔脫硫過程控制方法

有效

• 申請號: 201711117435.4
• 申請日: 2017-11-13
• 公開（公告）號: CN107703760B
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 汪波;劉華超;周偉;甘麗群;李曉亮;易軍;李太福
• 申請（專利權）人: 重慶科技學院
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 重慶為信知識產權代理事務所(普通合伙) 50216
• 代理人: 龍玉洪

本發明提供了一種基于RBF與GDHP的天然氣吸收塔脫硫過程控制方法。利用BP神經網絡對吸收塔脫硫過程建模并以該模型為被控對象進行吸收塔脫硫過程控制仿真實驗，根據控制誤差和性能指標函數不斷更新優化權值，得到新的控制信號，直到實現脫硫過程的最優控制。吸收塔脫硫過程復雜，表現不確定性、非線性、強耦合性、動態性等特點，難以建立精確的數學模型，控制難度較大。針對目前吸收塔脫硫過程控制方法控制精度低，時滯大、不穩定等問題提出一種基于RBF和GDHP的吸收塔脫硫過程控制方法，不僅保證了控制系統的穩定性和控制精度，還降低了響應時間，真正實現了吸收塔脫硫過程的實時控制。

技術領域

本發明涉及天然氣吸收塔脫硫過程控制技術，具體涉及一種基于RBF與全局二次啟發式動態規劃(GDHP)結合的天然氣吸收塔脫硫過程控制方法。

背景技術

天然氣作為一種優質、清潔的能源和化工原料，使用方便并且擁有較高的綜合經濟效益。我國擁有豐富的天然氣資源，但是約30％左右的天然氣中含有大量硫元素，其中H₂S含量大于1％的天然氣儲量占到總儲量的1/4。H₂S的存在不僅會造成設備和管道的腐蝕、危害人體健康，其燃燒產物也會污染環境。因此，在天然氣脫硫過程中，H₂S含量控制顯得尤為重要。

天然氣脫硫吸收塔是天然氣凈化裝置的重要組成部分，直接影響天然氣凈化效果。天然氣原料氣進入吸收塔與塔內甲基二乙醇胺(MDEA)溶液充分接觸發生反應，從而達到脫硫的目的，整個過程同時發生物理化學反應和相位反應，涉及物質轉化和能量傳遞，受各種不確定因素影響較大，表現不確定性、非線性、強耦合性、動態性等特點，難以建立精確的數學模型，從而給吸收塔脫硫過程的控制帶來了極大困難。

現有的控制技術多為PID單回路控制或簡單串級控制，控制系統自動化程度不高且過多的依賴專家經驗調節控制參數，具有較大的滯后性，控制精度較低，控制系統的穩定性也難以保證，難以達到實時精確控制。

發明內容

本申請通過提供一種基于RBF與GDHP的天然氣吸收塔脫硫過程控制方法，以解決目前天然氣吸收塔脫硫過程控制技術中存在的控制精度低，時滯大，控制系統不穩定等問題，保證天然氣脫硫效果。

為解決上述技術問題，本申請采用以下技術方案予以實現：

一種基于RBF與GDHP的天然氣吸收塔脫硫過程控制方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟1：通過分析吸收塔脫硫工藝過程，確定影響天然氣脫硫效果的主要因素為酸性天然氣處理量和醇胺溶液循環量，分別用u1和u2表示，由此構成控制信號u(k)＝[u1，u2]；

步驟2：確定脫硫過程模型輸入樣本數據輸出樣本數據，采用BP神經網絡建立天然氣吸收塔脫硫過程模型；

步驟3：設定控制目標值運用RBF神經網絡設計GDHP方法中的評價網絡和執行網絡，并分別通過執行網絡和評價網絡獲得控制信號u(k)＝[u1，u2]和代價函數J(k)及其對系統狀態x(k)的偏導建立RBF-GDHP的天然氣吸收塔脫硫過程控制方法；

步驟4：將步驟3所得控制信號u(k)＝[u1，u2]和當前時刻系統狀態x(k)＝[x1，x2]作為吸收塔脫硫過程模型輸入，從而得到系統輸出x(k+1)。

步驟5：計算控制誤差E(k)，若小于期望誤差，結束訓練，否則返回步驟3。

作為進一步說明，所述步驟3具體按照以下步驟進行：

步驟3-1：根據控制誤差E(k)，采用RBF神經網絡更新評價網絡和執行網絡權值；

步驟3-2：計算控制信號u(k)；

步驟3-3：計算評價網絡輸出J(k+1)和λ(k+1)。