[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?zhí)枺?/td>: 202110440337.4
• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: 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（專利權(quán)）人: 華東交通大學(xué)
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 韓雪梅

本發(fā)明公開一種稀土萃取過程預(yù)測控制方法及系統(tǒng)，方法包括：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)建稀土萃取空間模型；將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；基于狀態(tài)空間增量模型構(gòu)建預(yù)測控制輸出模型；基于預(yù)測控制輸出模型構(gòu)建優(yōu)化描述問題；對優(yōu)化描述問題進(jìn)行求解，獲得最優(yōu)解；基于最優(yōu)解確定控制量，控制稀土萃取過程。本發(fā)明采用模型預(yù)測控制MPC方法對狀態(tài)空間增量模型進(jìn)行處理，因MPC對模型要求低，適用于多變量對象，所以能夠提高稀土萃取過程的生產(chǎn)效率和準(zhǔn)確性，還能夠克服資源消耗大、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及稀土萃取技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種稀土萃取過程預(yù)測控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

稀土是由鑭系元素、鈧和釔等17種元素組成，且以共生礦形式存在。二組分稀土元素提純主要采用串級萃取分離工藝，級數(shù)眾多。

稀土萃取是以萃取劑、料液、酸液流量為輸入，難萃和易萃稀土元素組分含量為輸出構(gòu)成的三輸入兩輸出的系統(tǒng)。在稀土串級萃取工藝過程中，每級中含有兩相，分別為水相和有機(jī)相。針對其大滯后性，強(qiáng)耦合，多變量，非線性等難題，目前采用的多為數(shù)據(jù)驅(qū)動建模，軟測量建模等方法。然而，在實(shí)際工況干擾下，采用以上方法結(jié)果可能誤差較大。而且，現(xiàn)如今稀土工業(yè)生產(chǎn)自動化水平比較低，仍停留在離線分析、手工調(diào)整、經(jīng)驗(yàn)控制狀態(tài),導(dǎo)致企業(yè)生產(chǎn)效率低、資源消耗大、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種稀土萃取過程預(yù)測控制方法及系統(tǒng)，以提高稀土萃取過程的生產(chǎn)效率。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種稀土萃取過程預(yù)測控制方法，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。

可選地，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。

可選地，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。

可選地，構(gòu)建稀土萃取初始狀態(tài)模型，具體公式為：