[发明专利]一种连续搅拌釜式反应过程工艺设计与控制的集成优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业控制领域，具体涉及一种连续搅拌釜式反应过程工艺设计与控制 的集成优化方法。

背景技术

在化工系统中，反应器是整个过程最有影响的单元装置，常常决定着整个工艺流 程的性质，也决定着生产的经济性和对环境的影响。连续搅拌釜式反应器(CSTR)是化工行 业中广泛使用的一种反应器，同时也是过程工业中典型的、存在着严重非线性的动态系统。

传统的化工过程工艺设计和过程控制按照分步序贯设计方法进行。即，先基于过 程稳态模型和经济最优准则确定满足要求的工艺设计；在此基础上设计控制系统。实际上， 控制性能好坏很大程度受流程结构，设备的设计规格等工艺设计因素所决定。分步序贯设 计方法割裂了工艺设计和过程控制性能之间的关联性，不能使所设计的过程能够在外部扰 动和不确定性因素下保持整体的最优。工艺设计与控制的集成优化同时考虑了过程的稳态 特性和动态特性，能获得满足所有设计和操作约束条件下达到经济性能最优的设计参数， 极大地提高过程的可操作性和经济性能。常规的工艺设计与控制的集成优化方法，计算复 杂，对计算要求高，花费的时间特别多，大大地限制了集成优化的应用和推广。

发明内容

本发明要克服现有技术存在的上述问题，提供了一种连续搅拌釜式反应过程工艺 设计与控制集成优化方法，能够有效解决工艺设计与控制集成优化时求解复杂的问题，大 大减少了计算复杂性，同时使设计的过程同时具有较好的经济性能和动态性能。

一种连续搅拌釜式反应过程工艺设计与控制的集成优化方法，包括：

步骤1，针对连续搅拌釜式反应过程工艺，依据质量平衡和能量平衡原理，建立严 格机理模型，如以下微分代数方程(DAE)形式：

f(dxp(t)dt,xp(t),z,u(t),y(t),t)=0---(1)]]>

g(x_p(t),z,u(t),y(t),t)＝0(2)

式中，x_p(t)为状态变量；z为设计变量；u(t)为过程输入；y(t)为过程输出；

步骤2，求出对象在随机框架下的线性状态空间模型。

将过程扰动和噪声处理为随机信号，得到增广过程模型，如下：