[发明专利]精对苯二甲酸生产过程无静差预测控制器

说明书

技术领域

本发明属于生产过程控制器，特别涉及一种能够克服精对苯二甲酸(Purified Terephthalic  Acid，PTA)生产过程不可测干扰的控制器。 

  

背景技术

目前精对苯二甲酸(Purified Terephthalic  Acid，PTA)生产过程控制一般采用动态矩阵控制算法（Dynamic matrix control,DMC），它对模型精度要求不高，用一个简洁的带约束二次优化问题来描述。它的误差校正策略假设在当前时刻得到的预测值与实际测量值之间的偏差在整个预测时域内保持不变，故缺乏对不可测扰动的动态特性的提前预估，抗扰效果表现得缓慢和不足。而在实际的工业生产中，不可测扰动是常见的，往往会影响预测控制算法的控制效果。 

PTA是生产聚酯切片的原料。由于PTA反应釜的进料来源多，操作波动大，所以一方面，为了生产不同浓度的PTA，需要人工加入脱水醋酸，从而影响釜内温度，进而影响PTA产品质量，另一方面，脱水醋酸和进料组分时刻变化，釜内酸含量和水含量会受影响而上下波动，导致温度发生波动。因此，需要设计合理的控制策略减少塔釜的温度波动。由于这些不可测扰动的影响作用是持续性的，所以釜内酸含量和水含量的预测误差与较前时刻的预测误差是相关的、可以预测的。 

发明内容

本发明的目的是，为了克服上述背景技术的不足，提供一种PTA生产过程无静差预测控制器，抑制工业PTA生产过程控制中的不可测干扰。 

本发明所涉及的PTA生产过程无静差预测控制器，由卡尔曼滤波器19和预测控制器20构成，其中卡尔曼滤波器19以Altera公司生产的Stratix Ⅱ系列EP2S60F67214型FPGA芯片为硬件平台，利用Quartus Ⅱ设计软件作为设计平台，采用Verilog HDL硬件语言进行编程实现的，预测控制器20是由西门子S7-400 6ES7443-1EX11-0XE0型号的PLC实现，卡尔曼滤波器19将估计出的干扰和的当前釜内温度值传入预测控制器，然后预测控制器根据这两个值计算出能够克服不可测干扰的所需冷凝水量，经DA转换后，最后电动调节阀按照这个转换量增加或者减小其开度，从而实现对PTA生产过程的不可测干扰的抑制。 

本发明很好的抑制了PTA生产过程中的不可测干扰，而且准确快速，实用性好。 

附图说明

图 1为本发明的无静差预测控制器结构示意图。 

其中：19、卡尔曼滤波器；20、预测控制器。 

图2为本发明的实施例。 

其中：1、不锈钢物料箱；2、单相增压A泵；3、进料管路温度计；4、进料管路涡轮流量计；5、A阀；6、不锈钢脱水醋酸刻度箱；7、B阀；8、电动机；9、C阀；10、进水管路电动调节阀；11、进水管路涡轮流量计；12、冷凝水进水管路温度计；13、单相增压B泵；14、不锈钢冷凝水箱；15、不锈钢连续搅拌反应釜； 16、DA转换器；17、连续搅拌反应釜温度检测计；18、AD转换器；19、卡尔曼滤波器；20、无静差预测控制器。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明给出的一种精对苯二甲酸生产过程控制器进一步说明如下： 

图1为本发明所涉及的精对苯二甲酸生产过程无静差预测控制器，由卡尔曼滤波器19和预测控制器20构成，首先卡尔曼滤波器接收经温度传感器测量、AD转换器转换后的温度数据，估计出系统干扰和当前釜内温度值，预测控制器根据这两个值，计算出克服不可测干扰所需的冷凝水的量，经DA转换后，最后电动调节阀按照这个转换量增加或者减小其开度，从而克服PTA生产过程的不可测干扰。

实施例： 

图2为本发明的无静差控制器抑制PTA生产过程不可测干扰的具体实施例。

PTA实际生产过程中的不可测干扰主要是由以下原因产生的：批次不同的化工物料的密度、浓度和比热等属性会存在不同，反应物料的性质变化会导致连续搅拌釜内的反应过程表现出变化的放热特性，而这种变化的特性是不可测的，此外，搅拌釜模型的线性化过程也导致模型和实际装置之间存在偏差。因此，不可测干扰极大的影响着PTA的产量和质量，本发明的无静差控制器设计简单，计算量小。