技術(shù)頻道

娓娓工業(yè)
您現(xiàn)在的位置: 中國傳動(dòng)網(wǎng) > 技術(shù)頻道 > 應(yīng)用方案 > 先進(jìn)控制軟件在氨綸聚合過程中的應(yīng)用

先進(jìn)控制軟件在氨綸聚合過程中的應(yīng)用

時(shí)間:2007-12-13 14:09:00來源:lihan

導(dǎo)語:?模型預(yù)測控制(MPC)是目前得到廣泛應(yīng)用的先進(jìn)控制策略。
引 言    模型預(yù)測控制(MPC)是目前得到廣泛應(yīng)用的先進(jìn)控制策略。預(yù)測控制具有預(yù)測模型、滾動(dòng)優(yōu)化、反饋校正等特點(diǎn),適應(yīng)復(fù)雜工業(yè)過程控制的要求。預(yù)測函數(shù)控制(PFC)是第三代模型預(yù)測控制算法,由于具有在線計(jì)算量少、對模型精度要求不高、有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和魯棒性等特點(diǎn),在工業(yè)過程中得到了廣泛的應(yīng)用。    氨綸是近年來發(fā)展最快的一種合成纖維。它是一種重要的高技術(shù)纖維, 具有軟硬嵌段的區(qū)段結(jié)構(gòu)特征, 性能優(yōu)異, 越來越多的紡織品都混入適量氨綸以提高其服用性能。聚合過程是氨綸生產(chǎn)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),聚合過程的好壞對氨綸質(zhì)量起著決定性的作用。同時(shí)由于氨綸生產(chǎn)大多采用間歇方式,若干條生產(chǎn)線同時(shí)運(yùn)行,存在著干擾因素多、非線性嚴(yán)重等問題,常規(guī)PID控制難以達(dá)到滿意的控制效果,從而造成聚合質(zhì)量不穩(wěn)定,影響氨綸的質(zhì)量。    因此,針對聚合過程存在的控制難題,應(yīng)用了浙江中控軟件技術(shù)有限公司開發(fā)的預(yù)測函數(shù)控制軟件APC-PFC建立聚合過程的先進(jìn)控制系統(tǒng),并于2006年7月成功投入運(yùn)行。聚合過程先進(jìn)控制系統(tǒng)投運(yùn)后大大減輕了操作人員的工作強(qiáng)度,提高了聚合過程的穩(wěn)定性,取得了滿意的控制效果。 [align=center] [/align] 氨綸聚合過程工藝和特點(diǎn)    氨綸聚合過程是典型的間歇過程,放熱反應(yīng)過程。由于反應(yīng)釜溫度太高,副反應(yīng)加??;反應(yīng)釜溫度太低,反應(yīng)不夠完全,因此聚合反應(yīng)釜溫度直接影響聚合質(zhì)量,需嚴(yán)格按照一定的溫度軌跡運(yùn)行。    聚合過程工藝流程如圖1所示。若干個(gè)聚合反應(yīng)器同時(shí)進(jìn)行生產(chǎn),聚合反應(yīng)溫度通過夾套通恒溫水時(shí)間的時(shí)間長短來控制,同時(shí)又將經(jīng)過熱交換的夾套冷卻水排到公用恒溫水槽中。公用恒溫水槽溫度通過調(diào)節(jié)蒸汽量的大小來控制。由于循環(huán)進(jìn)入公用恒溫水槽的夾套水溫度和流量都在不斷變化,恒溫水槽的溫度波動(dòng)大,恒溫水槽溫度波動(dòng)嚴(yán)重影響聚合反應(yīng)釜溫度的控制,最終影響氨綸產(chǎn)品的質(zhì)量。單純的PID控制很難綜合地考慮這種干擾因素,公用恒溫水槽溫度控制不好。 APC-PFC先進(jìn)控制軟件原理及特點(diǎn)    APC-PFC先進(jìn)控制軟件的核心算法是預(yù)測函數(shù)控制(PFC)。PFC隸屬于模型預(yù)測控制家族的一種,由法國的J.Richalet等人于1986年提出。與傳統(tǒng)的模型預(yù)測控制算法不同,PFC注重控制變量的結(jié)構(gòu)形式,將控制輸入視為基函數(shù)的加權(quán)組合,引入誤差反饋校正,進(jìn)行在線優(yōu)化。由于PFC仍屬于模型預(yù)測控制的范疇,因此它仍具有模型預(yù)測控制的三大原理,即內(nèi)部模型(預(yù)測輸出)、滾動(dòng)優(yōu)化和反饋校正等三大部分。PFC的各個(gè)部分之間的關(guān)系可以用圖2來描述。由于基函數(shù)及其響應(yīng)均可事先離線計(jì)算,在線計(jì)算只在于少量線性加權(quán)系數(shù)的參數(shù)優(yōu)化,因此PFC的在線計(jì)算量比一般的模型預(yù)測控制算法顯著減少。同時(shí)PFC的控制變量結(jié)構(gòu)規(guī)律明確,比模型算法控制有很大改進(jìn),這是PFC的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。    在PFC算法中,其調(diào)節(jié)手段有基函數(shù)、參考軌跡和優(yōu)化時(shí)域。其中控制精度取決于基函數(shù)的選擇;動(dòng)態(tài)響應(yīng)主要受參考軌跡影響,同時(shí)受優(yōu)化時(shí)域的影響;系統(tǒng)穩(wěn)定性和魯棒性主要由優(yōu)化時(shí)域起作用,但也受參考軌跡的影響。因此在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),可以按照閉環(huán)控制性能要求很快整定得到PFC控制器的有關(guān)參數(shù)。這是PFC的又一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。    綜合以上PFC的特點(diǎn),APC-PFC先進(jìn)控制軟件具有算法簡單,在線計(jì)算量少,對模型精度要求低;調(diào)節(jié)參數(shù)少等特點(diǎn)。易于在工程中實(shí)施和推廣運(yùn)用。 先進(jìn)控制方案設(shè)計(jì)    公用恒溫水槽溫度的波動(dòng)會(huì)影響聚合質(zhì)量,從而氨綸產(chǎn)品的質(zhì)量??紤]到常規(guī)PID控制效果不是十分理想,為此,我們設(shè)計(jì)了以APC-PFC先進(jìn)控制軟件為監(jiān)督層,常規(guī)PID控制為控制層的透明控制結(jié)構(gòu)的先進(jìn)控制系統(tǒng)。該控制結(jié)構(gòu)既結(jié)合了PID控制的可靠性、穩(wěn)定性,又糅合了PFC的良好的設(shè)定值跟蹤性能及動(dòng)態(tài)響應(yīng)效果。    APC-PFC在這里起到監(jiān)督層的控制作用,實(shí)際應(yīng)用中,在PID控制器中加入前饋量,形成一個(gè)PFC-PID控制器,前饋量的加入,在擾動(dòng)發(fā)生時(shí),PID控制器及時(shí)克服擾動(dòng),消除余差。以此達(dá)到及時(shí)克服擾動(dòng)變量對水槽溫度的擾動(dòng)作用,使整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到平穩(wěn)控制。其控制系統(tǒng)的方塊圖如圖3所示。
應(yīng)用效果    APC-PFC軟件應(yīng)用到公用恒溫水槽溫度以來,公用恒溫水槽溫度的平穩(wěn)性有了很大的提高,生產(chǎn)操作平穩(wěn)性有了顯著的提高,大大減輕了操作人員的操作強(qiáng)度。圖4是APC-PFC先進(jìn)控制軟件投運(yùn)前后60天的控制效果比較圖。表1是先進(jìn)控制系統(tǒng)投運(yùn)前后數(shù)據(jù)分析。從圖4和表1可以看出,公用恒溫水槽溫度在先進(jìn)控制投運(yùn)前波動(dòng)較大,控制效果并不理想;APC-PFC先進(jìn)控制軟件投運(yùn)后,能夠有效的克服擾動(dòng),控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量明顯提高,方差和極差均顯著減小,大大改善了氨綸聚合過程的操作平穩(wěn)性,為聚合質(zhì)量的提高創(chuàng)造了有利條件。

標(biāo)簽:

點(diǎn)贊

分享到:

上一篇:6種節(jié)省工業(yè)網(wǎng)絡(luò)布線的方法

下一篇:微能WIN-V63矢量控制變頻器在...

中國傳動(dòng)網(wǎng)版權(quán)與免責(zé)聲明:凡本網(wǎng)注明[來源:中國傳動(dòng)網(wǎng)]的所有文字、圖片、音視和視頻文件,版權(quán)均為中國傳動(dòng)網(wǎng)(m.u63ivq3.com)獨(dú)家所有。如需轉(zhuǎn)載請與0755-82949061聯(lián)系。任何媒體、網(wǎng)站或個(gè)人轉(zhuǎn)載使用時(shí)須注明來源“中國傳動(dòng)網(wǎng)”,違反者本網(wǎng)將追究其法律責(zé)任。

本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明其他來源的稿件,均來自互聯(lián)網(wǎng)或業(yè)內(nèi)投稿人士,版權(quán)屬于原版權(quán)人。轉(zhuǎn)載請保留稿件來源及作者,禁止擅自篡改,違者自負(fù)版權(quán)法律責(zé)任。

網(wǎng)站簡介|會(huì)員服務(wù)|聯(lián)系方式|幫助信息|版權(quán)信息|網(wǎng)站地圖|友情鏈接|法律支持|意見反饋|sitemap

傳動(dòng)網(wǎng)-工業(yè)自動(dòng)化與智能制造的全媒體“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新服務(wù)平臺(tái)

網(wǎng)站客服服務(wù)咨詢采購咨詢媒體合作

Chuandong.com Copyright ?2005 - 2024 ,All Rights Reserved 深圳市奧美大唐廣告有限公司 版權(quán)所有
粵ICP備 14004826號 | 營業(yè)執(zhí)照證書 | 不良信息舉報(bào)中心 | 粵公網(wǎng)安備 44030402000946號