[发明专利]一种内部热耦合精馏塔的高纯非线性控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及精馏塔节能控制系统与方法设计问题，尤其提出了一种内部热耦合精馏塔的高纯非线性控制系统及方法。

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塔能够显著提高能源利用率，但是由于内部热耦合精馏塔的精馏段与提馏段之间存在极强的耦合性且该塔具有十分复杂的强非线性，该塔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，在内部热耦合高纯精馏过程控制当中，这些方案已经很难使过程稳定。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。实现内部热耦合精馏塔的高纯非线性控制方案对于该高效节能过程具有十分重要的意义。

发明内容

为了克服现有的内部热耦合精馏塔的控制方法的抑制干扰能力差、控制效果差的不足，本发明提供一种抑制干扰能力良好、控制效果好的内部热耦合精馏塔的高纯非线性控制系统及方法。

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塔的高纯非线性控制系统，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、控制站和上位机相连，所述的上位机包括用以计算输出内部热耦合精馏塔控制变量值的高纯非线性控制器，所述高纯非线性控制器包括：

组分推断模块，用以从现场智能仪表获取温度，压强数据，计算内部热耦合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，采用式(1)(2)得到：

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