一种反应釜负压精馏模糊控制方法技术

本发明专利技术公开了一种反应釜负压精馏模糊控制方法，其技术方案要点是包括反应釜、精馏塔、水箱，通过控制器控制的抽负压装置、第一控制阀和第二控制阀；通过模糊‑PID控制器根据反应釜中的压力偏差和压力偏差变化率实时动态调节抽负压装置的转速，提高反应釜负压精馏的快速性、精确性和稳定性；且在反应釜中的实际压力值超调后，通过压力补偿调节，使得实际压力值更快稳定在期望压力值误差范围内。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化工生产领域，特别涉及一种反应釜负压精馏模糊控制方法。
技术介绍
在如今化工行业特定的化学反应场合，负压精馏在化工产业中占有非常重要的地位，其控制的精确度将直接影响产品的品质。负压精馏技术是近年来国内外研究的一个热点课题，对反应釜的压力控制是决定精馏产物纯度的重要因素之一。传统的负压抽取技术有很多种，多数是使用负压真空泵进行负压抽取，这种方法虽然价格低廉、使用方法简单，但对于精度的要求十分低，在现代精细化工的工业背景下很难满足工艺的要求。从而部分企业通过循环水高速下冲带动抽离空气实现负压抽取，来控制化学反应釜中的反应过程。其原理如下，水泵在电机的带动下将水罐中的水以高速度抽离，通过管道将水送回水罐，形成循环水系统，高速流动的水流会因压力变小带走反应釜中的空气，使气压减小，循环水流速越快，气压减小越快，从而可以通过控制循环水的流速达到控制反应釜中气压的目的。很多工厂采用抽负压的方法还停留在凭借操作员手动缓慢调节机械阀在一定的时间内完成反应釜负压抽取的水平，采用这种技术操作过程不仅繁琐复杂，对操作员操作的熟练程度要求十分高，且精确度太低。随着控制理论的发展和自动化水平的提高，工业控制思想被引入到循环水抽负压控制当中。其中，反应釜釜顶的压力是一个典型的带有大滞后特性的非线性变量，因此要对其进行数学建模是十分困难的，而控制理论中因PID控制不需要具体模型就能实现控制目的而得到广泛应用。自上世纪90年代以来，很多公司针对化工产业的负压精馏工艺开发了自己
的控制系统，其原理是通过采集负压信号，对电机中的变频器进行PID控制。但是，这种控制方法滞后性十分严重，运算速度也十分慢。为解决这一缺陷，往往会适当减小PID控制中的积分参数，同时增加PID控制中的微分系数，但这样就牺牲了系统的稳定性。因此，设计合理的控制策略，提出合理控制算法便成为负压精馏工艺中一个亟待解决的技术问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种反应釜负压精馏模糊控制方法，改进了传统负压抽取的方法，以提高反应釜抽负压过程的精确性、稳定性及快速性。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种反应釜负压精馏模糊控制方法，其特征是，包括如下步骤：步骤1：根据采样周期检测精馏塔中的实际压力值，将实际压力值与期望压力值进行比较，并计算出二者的压力偏差e及压力偏差变化率ec作为输入；步骤2：根据输入压力偏差e和压力偏差变化率ec和输出变量Kp、Ki、Kd进行模糊推理，具体为：步骤2-1：首先设置压力偏差e的基本论域、压力偏差变化率ec的基本论域、输出变量Kp、Ki、Kd的基本论域；其次设置压力偏差e、压力偏差变化率ec的量化等级和输出变量Kp、Ki、Kd的量化等级；步骤2-2：根据压力偏差e的基本论域和量化等级以及压力偏差变化率ec的基本论域和量化等级以分别得到压力偏差e的量化因子Ke和压力偏差变化率ec的量化因子Kec；根据输出变量Kp、Ki、Kd的基本论域和量化等级以分别得到输出变量Kp的量化因子K3、输出变量Ki的量化因子K4、输出变量Kd的量化因子K5；步骤2-3：设置压力偏差e对应的模糊子集、压力偏差变化率ec对应的模糊子集、输出变量Kp、Ki、Kd分别对应的模糊子集，表达式均为：{NB，NS，ZE，PS，PB本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反应釜负压精馏模糊控制方法，其特征是，包括如下步骤：步骤1：根据采样周期检测精馏塔(8)中的实际压力值，将实际压力值与期望压力值进行比较，并计算出二者的压力偏差e及压力偏差变化率ec作为输入；步骤2：根据输入压力偏差e和压力偏差变化率ec和输出变量Kp、Ki、Kd进行模糊推理，具体为：步骤2‑1：首先设置压力偏差e的基本论域、压力偏差变化率ec的基本论域、输出变量Kp、Ki、Kd的基本论域；其次设置压力偏差e、压力偏差变化率ec的量化等级和输出变量Kp、Ki、Kd的量化等级；步骤2‑2：根据压力偏差e的基本论域和量化等级以及压力偏差变化率ec的基本论域和量化等级以分别得到压力偏差e的量化因子Ke和压力偏差变化率ec的量化因子Kec；根据输出变量Kp、Ki、Kd的基本论域和量化等级以分别得到输出变量Kp的量化因子K3、输出变量Ki的量化因子K4、输出变量Kd的量化因子K5；步骤2‑3：设置压力偏差e对应的模糊子集、压力偏差变化率ec对应的模糊子集、输出变量Kp、Ki、Kd分别对应的模糊子集，表达式均为：{NB，NS，ZE，PS，PB}式中，NB代表负大，NS代表负小，ZE代表适中，PS代表正小，PB代表正大；步骤2‑4：建立压力偏差e、压力偏差变化率ec、输出变量Kp、Ki、Kd的隶属度函数表，来反映压力偏差e、压力偏差变化率ec、输出变量Kp、Ki、Kd的量化等级到模糊子集中的映射；步骤2‑5：根据压力偏差e和压力偏差变化率ec的模糊子集建立对输出变量Kp、Ki、Kd模糊子集的模糊控制规则表；步骤3：将首次采样周期内检测到的压力偏差e及压力偏差变化率ec根据步骤2‑2以分别获得压力偏差e及压力偏差ec的量化等级，再根据步骤2‑4得到压力偏差e及压力偏差ec的模糊子集；通过步骤2‑5中模糊控制规则表以分别获得输出变量Kp、Ki、Kd的模糊控制规则；通过重心法分别对输出变量Kp、Ki、Kd的模糊子集进行反模糊，分别得到输出变量Kp、Ki、Kd的量化等级，从而根据步骤2‑2中的量化因子K3、量化因子K4、量化因子K5，将Kp、Ki、Kd的量化等级转换为基本论域中的行值，分别记做Kp0、Ki0、Kd0；步骤4：将下一次采样周期内检测到的压力偏差e及压力偏差变化率ec根据步骤3分别得到三个输出变化量ΔKp、ΔKi、ΔKd；步骤5：将三个输出变量Kp、Ki、Kd根据三个输出变化量ΔKp、ΔKi、ΔKd进行在线调整，公式如下：Kp=Kp0+ΔKp]]>Ki=Ki0+ΔKi]]>Kd=Kd0+ΔKd]]>式中，Kp0为首次采样周期中的比例因数、Ki0为首次采样周期中的积分因数、Kd0为首次采样周期中的微分因数；ΔKp为下一次采样周期中的比例因数、ΔKi为下一次采样周期中的积分因数、ΔKd为下一次采样周期中的微分因数；Kp、Ki、Kd为三个输出变量，分别为比例因数、积分因数、微分因数；步骤6：将步骤5中得到的Kp、Ki、Kd经计算得到控制信号以传输给变频器，经变频器后输出变频信号至抽负压装置(1)，进而实现对抽负压装置(1)的转速控制。...

【技术特征摘要】
1.一种反应釜负压精馏模糊控制方法，其特征是，包括如下步骤：步骤1：根据采样周期检测精馏塔(8)中的实际压力值，将实际压力值与期望压力值进行比较，并计算出二者的压力偏差e及压力偏差变化率ec作为输入；步骤2：根据输入压力偏差e和压力偏差变化率ec和输出变量Kp、Ki、Kd进行模糊推理，具体为：步骤2-1：首先设置压力偏差e的基本论域、压力偏差变化率ec的基本论域、输出变量Kp、Ki、Kd的基本论域；其次设置压力偏差e、压力偏差变化率ec的量化等级和输出变量Kp、Ki、Kd...

【专利技术属性】
技术研发人员：张立华，王化建，曹新华，卢立晖，李坤，
申请(专利权)人：曲阜师范大学，
类型：发明
国别省市：山东;37