[發(fā)明專利]一種稀土萃取過程預(yù)測控制方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110440337.4
• 申請(qǐng)日: 2021-04-23
• 公開（公告）號(hào): CN113126501B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱建勇;熊聰;楊輝;徐芳萍;陸榮秀;楊洛郡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華東交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B13/04
• 分類號(hào): G05B13/04
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 韓雪梅

1.一種稀土萃取過程預(yù)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(jī)相中的濃度為狀態(tài)，以難萃和易萃稀土元素組分含量為輸出，構(gòu)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(jìn)行離散化處理，獲得狀態(tài)空間增量模型；

步驟S3：基于所述狀態(tài)空間增量模型構(gòu)建預(yù)測控制輸出模型；

步驟S4：基于所述預(yù)測控制輸出模型構(gòu)建優(yōu)化描述問題；

步驟S5：對(duì)所述優(yōu)化描述問題進(jìn)行求解，獲得最優(yōu)解；

步驟S6：基于所述最優(yōu)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(jī)相中的濃度為狀態(tài)，構(gòu)建稀土萃取初始狀態(tài)模型；

步驟S12：構(gòu)建模型簡化條件；

步驟S13：基于所述模型簡化條件對(duì)所述稀土萃取初始狀態(tài)模型進(jìn)行簡化和整合，獲得稀土萃取狀態(tài)矩陣；

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

步驟S15：根據(jù)所述稀土萃取狀態(tài)矩陣和所述稀土萃取輸出矩陣構(gòu)建稀土萃取輸出空間模型。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土萃取過程預(yù)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(xù)時(shí)間的所述稀土萃取輸出空間模型狀進(jìn)行離散化，獲得離散時(shí)間的所述稀土萃取輸出空間模型；

步驟S22：將離散時(shí)間的稀土萃取輸出空間模型進(jìn)行處理，獲得狀態(tài)空間增量模型。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土萃取過程預(yù)測控制方法，其特征在于，構(gòu)建稀土萃取初始狀態(tài)模型，具體公式為：

其中，表示第i稀土元素在各級(jí)萃取劑水相的濃度；

表示第i稀土元素在各級(jí)萃取劑有機(jī)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(xiàn)，0，…，0]^T，x_i，F(xiàn)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(zhì)速率，h_A，j為水相在第j級(jí)萃取器中的體積滯留量，h_O，j為有機(jī)相在第j級(jí)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(jí)有機(jī)相的返流分?jǐn)?shù)，n表示萃取段的級(jí)數(shù)，m表示洗滌段的級(jí)數(shù)，α_c，j表示第j級(jí)水相的返流分?jǐn)?shù)，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(shí)間常數(shù)，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(jù)權(quán)利要求1所述的稀土萃取過程預(yù)測控制方法，其特征在于，基于所述最優(yōu)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(shí)刻的最優(yōu)解，Δu(k)表示第k時(shí)刻的控制增量，u(k)表示第k時(shí)刻的控制量，表示單位矩陣。