[發明專利]一種稀土萃取過程預測控制方法及系統

有效

• 申請號: 202110440337.4
• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN113126501B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 朱建勇;熊聰;楊輝;徐芳萍;陸榮秀;楊洛郡
• 申請（專利權）人: 華東交通大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 韓雪梅

1.一種稀土萃取過程預測控制方法，其特征在于，所述方法包括：

步驟S1：以稀土萃取過程中的萃取劑、料液和酸液流量為輸入，以水相和有機相中的濃度為狀態，以難萃和易萃稀土元素組分含量為輸出，構建稀土萃取輸出空間模型；

步驟S2：將所述稀土萃取輸出空間模型進行離散化處理，獲得狀態空間增量模型；

步驟S3：基于所述狀態空間增量模型構建預測控制輸出模型；

步驟S4：基于所述預測控制輸出模型構建優化描述問題；

步驟S5：對所述優化描述問題進行求解，獲得最優解；

步驟S6：基于所述最優解確定控制量，控制稀土萃取過程；

所述步驟S1具體包括：

步驟S11：以稀土萃取過程中的萃取劑、料液和酸液流量為輸入，以水相和有機相中的濃度為狀態，構建稀土萃取初始狀態模型；

步驟S12：構建模型簡化條件；

步驟S13：基于所述模型簡化條件對所述稀土萃取初始狀態模型進行簡化和整合，獲得稀土萃取狀態矩陣；

步驟S14：以水相和有機相中的濃度為狀態，以難萃和易萃稀土元素組分含量為輸出，構建稀土萃取輸出矩陣；

步驟S15：根據所述稀土萃取狀態矩陣和所述稀土萃取輸出矩陣構建稀土萃取輸出空間模型。

2.根據權利要求1所述的稀土萃取過程預測控制方法，其特征在于，所述步驟S2具體包括：

步驟S21：將線性連續時間的所述稀土萃取輸出空間模型狀進行離散化，獲得離散時間的所述稀土萃取輸出空間模型；

步驟S22：將離散時間的稀土萃取輸出空間模型進行處理，獲得狀態空間增量模型。

3.根據權利要求1所述的稀土萃取過程預測控制方法，其特征在于，構建稀土萃取初始狀態模型，具體公式為：

其中，表示第i稀土元素在各級萃取劑水相的濃度；

表示第i稀土元素在各級萃取劑有機相中的濃度；

表示萃取劑中混有的少量稀土元素濃度；

L₂＝[0，…，0，x_i，F，0，…，0]^T，x_i，F表示料液配分，表示酸液中混有的少量稀土元素濃度，表示第i稀土元素在兩相間的傳質速率，h_A，j為水相在第j級萃取器中的體積滯留量，h_O，j為有機相在第j級萃取器中的體積滯留量，

g_j，j+1＝α_d，jV_s(t-jT-T)，1≤j＜n+m，

g_j，j-1＝(1+α_d，j)V_s(t-jT+T)，1＜j≤n+m，α_d，j表示第j級有機相的返流分數，n表示萃取段的級數，m表示洗滌段的級數，α_c，j表示第j級水相的返流分數，a＝-(u₂+u₃)，b＝-u₃，u₂、u₃分別表示輸入的料液以及酸液流量，T表示滯后時間常數，V_S表示加入到稀土萃取過程中的萃取劑流量值，V_F表示加入到稀土萃取過程中的料液流量值，V_W表示加入到稀土萃取過程中的酸液流量值。

4.根據權利要求1所述的稀土萃取過程預測控制方法，其特征在于，基于所述最優解確定控制量，控制稀土萃取過程，具體公式為：

其中，ΔU^*(k)表示第k時刻的最優解，Δu(k)表示第k時刻的控制增量，u(k)表示第k時刻的控制量，表示單位矩陣。