專利名稱：一種誤差容忍限機(jī)制下的焦化分餾塔液位控制方法
一種誤差容忍限機(jī)制下的焦化分餾塔液位控制方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種誤差容忍限機(jī)制下的焦化分餾塔液位系統(tǒng)的預(yù)測函數(shù)控制(PFC)與比例控制(P)的混合控制方法。
背景技術(shù)：
焦化分餾塔是煉油化工生產(chǎn)部門的重要設(shè)備，其主要要求是為渣油、油氣等重要原料換熱，以滿足后續(xù)工序的操作工況和產(chǎn)品質(zhì)量。為此，生產(chǎn)過程的各個(gè)主要工藝參數(shù)必須嚴(yán)格控制。然而焦化分餾塔設(shè)備是一個(gè)復(fù)雜的被控對(duì)象，輸入量與輸出量之間相互關(guān)聯(lián)。 對(duì)于焦化分餾塔液位系統(tǒng)來說原料負(fù)荷發(fā)生變化引起原料流量變化的同時(shí)，也引起分餾塔液位發(fā)生變化；輻射出口溫度量的變化直接影響分餾塔內(nèi)部油氣的含量比例，進(jìn)一步引起液位發(fā)生變化；焦化塔的預(yù)熱切換操作會(huì)導(dǎo)致進(jìn)入分餾塔的油氣流量發(fā)生變化，進(jìn)一步導(dǎo)致分餾塔液位的變化。這些不利因素導(dǎo)致傳統(tǒng)的控制手段精度不高，又進(jìn)一步導(dǎo)致后續(xù)生產(chǎn)控制參數(shù)不穩(wěn)定，產(chǎn)品合格率低，加熱爐效率低下。目前實(shí)際工業(yè)中焦化分餾塔液位控制基本上采用傳統(tǒng)簡單的控制手段，甚至必要時(shí)候手動(dòng)操作，控制參數(shù)僅僅依賴技術(shù)人員經(jīng)驗(yàn)，使生產(chǎn)成本增加，控制效果很不理想。我國焦化分餾塔液位控制技術(shù)比較落后，能耗居高不下，控制性能差，自動(dòng)化程度低，很難適應(yīng)節(jié)能減排以及間接環(huán)境保護(hù)的需求，這其中直接的影響因素之一便是焦化分餾塔液位系統(tǒng)的控制方案問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標(biāo)是針對(duì)現(xiàn)有的焦化分餾塔液位系統(tǒng)控制技術(shù)的不足之處，提供一種誤差容忍限機(jī)制下的焦化分餾塔液位系統(tǒng)控制方法，具體是一種預(yù)測函數(shù)控制(PFC)與比例控制(P)的混合控制方法。該方法彌補(bǔ)了傳統(tǒng)控制方式的不足，保證控制具有較高的精度和穩(wěn)定性的同時(shí)，也保證形式簡單并滿足實(shí)際工業(yè)過程的需要。
本發(fā)明方法首先基于焦化分餾塔液位實(shí)時(shí)過程數(shù)據(jù)建立過程模型，挖掘出基本的過程特性；然后基于該過程模型建立比例控制回路；最后通過計(jì)算預(yù)測函數(shù)控制器的參數(shù)，將比例控制與焦化分餾塔液位對(duì)象整體實(shí)施預(yù)測函數(shù)控制。
本發(fā)明方法的步驟包括(1)采用典型的響應(yīng)曲線法設(shè)計(jì)分餾塔液位過程的比例控制器，具體方法是a.將過程的比例控制器停留在手動(dòng)操作狀態(tài)，操作撥盤使其輸出有個(gè)階躍變化，由記錄儀表記錄實(shí)際過程的輸出值，將實(shí)際過程輸出值碰的響應(yīng)曲線轉(zhuǎn)換成無量綱形式大汰)，具體是徹=》、(購辦、其中，7/ )是比例控制器的輸出有階躍變化時(shí)的實(shí)際過程輸出力飲)的穩(wěn)態(tài)值。
b.選取滿足/〗沭)=0.39,/〗(知)=0.63的兩個(gè)計(jì)算點(diǎn)&和& ,依據(jù)下式計(jì)算比例控制器所需要的參數(shù)Γ、Γ和τ Γ )其中，為過程的比例控制器輸出的階躍變化幅度。
C.計(jì)算過程的比例控制器的參數(shù)，具體是Kc = "Ti Kt其中《為比例控制器的比例參數(shù)。
(2)設(shè)計(jì)預(yù)測函數(shù)比例控制器，具體步驟是d.將過程的比例控制器停留在自動(dòng)操作狀態(tài)，操作撥盤使其輸入有階躍變化，由記錄儀表記錄實(shí)時(shí)過程的輸出，將過程輸出值Jp")的響應(yīng)曲線轉(zhuǎn)換成無量綱形式/ot)，具體其中，J(C0)是過程的比例控制器的輸入有階躍變化時(shí)的過程輸出jp》的穩(wěn)態(tài)值。
e.選取滿足7該3) = 0.35^'(<)=0.63的另兩個(gè)計(jì)算點(diǎn)&和~ ,依據(jù)下式計(jì)算預(yù)測函數(shù)比例控制器所需要的參數(shù)和^ K1 =y_<h~ 2^— k‘) "Ij — 2Ji^ 是斗其中，·Λ為過程的比例控制器輸入的階躍變化幅度。
f.將步驟e得到的參數(shù)轉(zhuǎn)化為拉普拉斯形式的局部受控傳遞函數(shù)模型^1J (s) !Z^ s "4" 1其中力拉普拉斯變換算子-為局部受控傳遞函數(shù)模型的時(shí)間常數(shù)f；力局部受控傳遞函數(shù)模型的時(shí)滯，感表示當(dāng)前時(shí)刻過程模型的輸出值的拉普拉斯變換，^ W表示過程模型的比例控制器輸入的拉普拉斯變換。.τ 二了
1g.依據(jù)步驟f計(jì)算出的模型參數(shù)設(shè)計(jì)預(yù)測函數(shù)比例控制器，具體方法是①對(duì)該對(duì)象在采樣時(shí)間巧下加一個(gè)零階保持器離散化，得到離散模型為Om為相應(yīng)的離散傳遞函數(shù)模型的參數(shù)，=, L為相應(yīng)的離散傳遞函數(shù)模型的時(shí)滯，￡ = fs/r3 ；②選取預(yù)測函數(shù)比例控制器的參考軌跡JV^+ H),可由下式來表示其中，是分餾塔液位過程輸出Ji(I)的穩(wěn)態(tài)值。
第二步選取2個(gè)計(jì)算點(diǎn)，^( ) =0.3 ) = O.63，依據(jù)以下計(jì)算公式計(jì)算分溜塔液位比例控制器所需要的參數(shù)、Γ和r
權(quán)利要求
1. 一種誤差容忍限機(jī)制下的焦化分餾塔液位控制方法，其特征在于該方法包括以下步驟(1)采用典型的響應(yīng)曲線法設(shè)計(jì)分餾塔液位過程的比例控制器，具體方法是a.將過程的比例控制器停留在手動(dòng)操作狀態(tài)，操作撥盤使其輸出有個(gè)階躍變化，由記錄儀表記錄實(shí)際過程的輸出值，將實(shí)際過程輸出值yLm的響應(yīng)曲線轉(zhuǎn)換成無量綱形式 yL(k),具體是
全文摘要
本發(fā)明涉及一種誤差容忍限機(jī)制下的焦化分餾塔液位控制方法。本發(fā)明方法首先基于焦化分餾塔液位實(shí)時(shí)過程數(shù)據(jù)建立過程模型，挖掘出基本的過程特性；然后基于該過程模型建立比例控制回路；最后通過計(jì)算預(yù)測函數(shù)控制器的參數(shù)，將比例控制與焦化焦化分餾塔液位對(duì)象整體實(shí)施預(yù)測函數(shù)控制。本發(fā)明方法彌補(bǔ)了傳統(tǒng)控制的不足，并有效地方便了控制器的設(shè)計(jì)，保證控制性能的提升，同時(shí)滿足給定的生產(chǎn)性能指標(biāo)。本發(fā)明提出的控制技術(shù)可以有效減少理想焦化分餾塔液位工藝參數(shù)與實(shí)際焦化分餾塔液位工藝參數(shù)之間的誤差，進(jìn)一步彌補(bǔ)了傳統(tǒng)控制器的不足，同時(shí)保證控制裝置操作在最佳狀態(tài)，使生產(chǎn)過程的焦化分餾塔液位工藝參數(shù)達(dá)到嚴(yán)格控制。
文檔編號(hào)B01D3/42GK102512840SQ20111045783
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者張日東, 王建中, 薛安克, 鄭松, 郭云飛 申請人:杭州電子科技大學(xué)