[发明专利]一种内部热耦合精馏过程的非线性预测控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及精馏节能控制领域，尤其提出了一种内部热耦合精馏 过程的非线性预测控制系统及方法。

背景技术

精馏过程是化工过程中的一种核心过程，精馏塔是其中的一个关键 单元。长久以来，精馏塔因为高耗能，低能效的问题成为国际精馏领 域研究的焦点。目前针对精馏过程的能耗问题主要有两方面的解决方 案：一种设计新型结构，利用热量耦合实现能量重复利用达到节能目 的，一种设计高效精馏过程控制策略，提高产品生产质量减少废料从 而达到节能目的。尽管有较多实验研究证明内部热耦合精馏过程具有 极大的节能潜力，但是由于内部热耦合精馏过程中的精馏段与提馏段 之间存在极强的耦合性且该过程具有十分复杂的强非线性，导致内部 热耦合精馏过程的控制策略设计显得尤为困难。

传统的PID、内膜控制方案等已经不能满足要求，尤其在内部热 耦合精馏过程控制当中，这些方案已经很难使精馏过程稳定。而基于 线性辨识模型的预测控制方案只能工作在稳态工作点附近，稍微增大 干扰幅度，或者设定值阶跃变化系统控制质量则出现明显下降。事实 表明：内部热耦合精馏过程的非线性预测控制方案对于内部热耦合精 馏过程的平稳操作起着关键的作用。

发明内容

为了克服目前内部热耦合精馏过程的控制效果不好、控制品质不 理想的不足，本发明的提供一种控制效果良好、控制品质理想的内部 热耦合精馏过程的非线性预测控制系统及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种内部热耦合精馏过程的非线性预测控制系统，包括与内部热 耦合精馏塔直接连接的现场智能仪表和DCS系统，所述DCS系统包 括存储装置、控制站和上位机，所述现场智能仪表与存储装置、控制 站和上位机连接，所述的上位机包括用以滚动优化求解控制律并输出 控制变量值的非线性预测控制器，所述的非线性预测控制器包括：

组分推断模块，用以从智能仪表获取温度，压强数据，计算高效节 能精馏塔各块塔板的组分浓度，并将组分浓度计算结果存储在历史数 据库当中，计算式为(1)(2)：

Xi(k)=Pr(k)×α×10Ti(k)+cb-a-1α-1]]>i＝1，2，……，f-1                                   (1)