二輸入二輸出聚合反應器的解耦控制系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及過程控制的多變量系統(tǒng)自動控制技術領域，具體涉及一種針對二輸入 二輸出聚合反應器的解耦控制系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 隨著石油化工工業(yè)的蓬勃發(fā)展，石油化工為化學工業(yè)所提供的豐富原料，絕大部 分用來生產聚合物。聚合反應是由單體合成聚合物的反應過程。20世紀40年代以來，聚合 物生產發(fā)展迅速，聚合反應的過程控制問題也越來越引起人們的重視。完成聚合反應過程 的設備稱為聚合反應器，如圖1所示的聚合反應器模型是一種常見的聚合反應設備。聚合 反應各控制變量之間耦合嚴重，控制難度較大，雖然近年來許多多變量系統(tǒng)解耦控制方法 被提出，但大多集中式控制器設計過程復雜，計算過程對理論水平要求較高，不易于生產過 程現(xiàn)場控制工程師的理解和使用，造成許多多變量系統(tǒng)控制方法只限于理論研宄，脫離實 際工程應用。

【發(fā)明內容】

[0003] 有鑒于此，本發(fā)明設計了一種針對二輸入二輸出聚合反應器的解耦控制系統(tǒng)，簡 化了多變量化工反應過程控制系統(tǒng)設計方法，方便現(xiàn)場工程師的應用。
[0004] 根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式，二輸入二輸出聚合反應器解耦控制系統(tǒng)，包括：
[0005] 數(shù)據(jù)輸入模塊，用于收集被控對象的數(shù)據(jù)以備辨識使用；
[0006] 系統(tǒng)辨識模塊，用于根據(jù)所需辨識的二輸入二輸出聚合反應器的輸入和輸出數(shù) 據(jù)，辨識出聚合反應器的傳遞函數(shù)；
[0007] 解耦控制模塊，根據(jù)辨識單元辨識出的傳遞函數(shù)，采用分步法設計出集中式控制 器；
[0008] 控制器輸出模塊，用于將解耦控制模塊中針對二輸入二輸出聚合反應器設計的集 中式控制器輸出。
[0009] -種二輸入二輸出聚合反應器的解耦控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：
[0010] 數(shù)據(jù)輸入模塊，用于采集和存儲辨識二輸入二輸出聚合反應器所需的輸入和輸出 數(shù)據(jù)；
[0011] 系統(tǒng)辨識模塊，用于根據(jù)數(shù)據(jù)輸入模塊提供的輸入和輸出數(shù)據(jù)，辨識出二輸入二 輸出聚合反應器的傳遞函數(shù)模型；
[0012] 解耦控制模塊，用于根據(jù)辨識模塊辨識出的傳遞函數(shù)，設計出控制聚合反應器所 需的集中式控制器的控制參數(shù)；
[0013] 控制器輸出模塊，用于將解耦控制模塊中所設計的集中式控制器輸出。
[0014] 進一步，所述解耦控制系統(tǒng)目標對象為二輸入二輸出聚合反應器，
[0015] 其模型為2輸入2輸出的模型，所述聚合反應器模型的傳遞函數(shù)為：
【主權項】
1. 一種二輸入二輸出聚合反應器的解禪控制系統(tǒng)，其特征在于，包括： 數(shù)據(jù)輸入模塊，用于采集和存儲辨識二輸入二輸出聚合反應器所需的輸入和輸出數(shù) 據(jù)； 系統(tǒng)辨識模塊，用于根據(jù)數(shù)據(jù)輸入模塊提供的輸入和輸出數(shù)據(jù)，辨識出二輸入二輸出 聚合反應器的傳遞函數(shù)模型； 解禪控制模塊，用于根據(jù)辨識模塊辨識出的傳遞函數(shù)，設計出控制聚合反應器所需的 集中式控制器的控制參數(shù)； 控制器輸出模塊，用于將解禪控制模塊中所設計的集中式控制器輸出。
2. 如權利要求1所述的解禪控制系統(tǒng)，其特征在于，所述解禪控制系統(tǒng)目標對象為二 輸入二輸出聚合反應器，其模型為2輸入2輸出的模型，所述聚合反應器模型的傳遞函數(shù) 為：
其中，
為G(s)第j個輸入對第i個輸出的傳遞函數(shù)，kpu為比例放 大系數(shù)，T。為一階慣性時間常數(shù)，LU為第j個輸入對 第i個輸出的滯后時間，i= 1，2,j= 1，2,S為拉普拉斯算子。
3. 如權利要求1所述的解禪控制系統(tǒng)，其特征在于，所述解禪控制模塊所設計控制器 為集中式控制器形式
且集中式控制器采用主對角線控制器和副對角線控制器分步設計方法，即針對二輸入 二輸出聚合反應器模型，首先計算其單回路等效模型，根據(jù)所述等效模型設計集中式控制 器中的主對角線控制器G。。和Gt22,然后依據(jù)得到的主對角線控制器和二輸入二輸出聚合反 應器模型，得出集中式控制器中的副對角線控制器G。。和6。21，從而得到完整的集中式控制 器。
4. 如權利要求3所述的解禪控制系統(tǒng)，其特征在于，所述解禪控制模塊所含集中 式控制器：主對角線控制器為針對二輸入二輸出聚合反應器等效模型設計的PI控制器
其中i= 1，2，町。(3)，6。22(3)為主對角線控制器，Kii，K22分別為主對 角線控制器Geu(S)，Gc22 (S)的比例控制系數(shù)，Tpii，Tp22分別為主對角線控制器Geii(S)，(S) 的積分時間常數(shù)；副對角線控制器Gti2(s)，Gt2i(s)形式為PID控制器串聯(lián)一階滯后一-超 前濾波器的形式
癢中i= 1，2,j= 1，2且i聲j，Ki2,馬1 分別為副對角線控制器町12(3)，町21(3)的比例控制系數(shù)，Tpi2，Tp2i分別為副對角線控制器 町12(3)，6。1(3)的積分時間常數(shù)，1312，了321分別為副對角線控制器6。12(3)，6。1(3)的微分時 間常數(shù)，TieW12,Tiwi2jleW21，了1。,21為副對角線控制器G(S)，G,21 (S)的濾波器常數(shù)，且其控制
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種二輸入二輸出聚合反應器的解耦控制系統(tǒng)，集成了數(shù)據(jù)輸入模塊、系統(tǒng)辨識模塊、解耦控制模塊和控制器輸出模塊。系統(tǒng)包括：數(shù)據(jù)輸入模塊，用于收集被控對象的數(shù)據(jù)以備辨識使用；系統(tǒng)辨識模塊，用于根據(jù)數(shù)據(jù)輸入模塊提供的輸入和輸出數(shù)據(jù)，辨識出二輸入二輸出聚合反應器的傳遞函數(shù)模型；解耦控制模塊，根據(jù)辨識模塊辨識出的傳遞函數(shù)，采用主對角線和副對角線控制器分步設計的方法進而得出完整的集中式控制器；控制器輸出模塊，用于將解耦控制模塊中針對二輸入二輸出聚合反應器設計的集中式控制器輸出。本系統(tǒng)結構簡單，設計過程簡便，便于控制工程師理解和應用，明顯改善二輸入二輸出聚合反應器的控制性能和控制器的耐用性。
【IPC分類】G05B13-04
【公開號】CN104793496
【申請?zhí)枴緾N201510179623
【發(fā)明人】靳其兵, 王曉紅, 王元飛, 王琪
【申請人】北京化工大學
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月16日