[发明专利]一种催化裂化过程中原油预热温度控制方法

说明书

本发明涉及一种催化裂化过程中原油预热温度控制方法，具体包括：首先通过结合状态变量、输出跟踪误差和设定值变量，建立催化裂化过程中原油预热的扩展状态空间模型，来更好地处理原油预热过程中可能出现的未知扰动而导致的超调和震荡，接着利用改进的MOEA/D‑DE算法来优化目标函数中的加权矩阵，最后设计一种带有预测函数控制性能的PI‑PD(PFC‑PIPD)控制器。该方法提高了温度追踪的精度和速度，具备良好的控制性能。

技术领域

本发明涉及工业自动化技术领域，特别是涉及一种催化裂化过程中原油预热温度控制方法。

背景技术

催化裂化过程是石油炼制的关键环节，而在催化裂化过程中，原油的预热温度是一个非常重要的变量，直接影响反应过程的热平衡和反应深度。因此实现良好的预热温度控制可以直接提高原油的生产效益。传统的PID只适用于小时滞或无时滞的控制系统，而原油预热的动态过程是一个大时滞的过程，当输入阶跃信号时，常会产生较大的超调和震荡，影响对原油的预热温度控制。因此提出新的控制方法提高原油预热系统的控制性能是迫切需要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种催化裂化过程中原油预热温度控制方法，能够抑制预热过程出现的超调和震荡，提高控制性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种催化裂化过程中原油预热温度控制方法，包括以下步骤：

(1)通过结合状态变量、输出跟踪误差和设定值变量，建立催化裂化过程中原油预热的扩展状态空间模型；

(2)引入佳点集理论作为利用改进的MOEA/D-DE算法确定目标函数中的加权矩阵；

(3)设计带有预测函数控制性能的PI-PD控制器对原油预热温度进行控制。

所述步骤(1)包括以下子步骤：

(11)利用实时数据驱动的方法建立局部预测模型；

(12)根据局部预测模型建立催化裂化中原油预热温度过程的差分方程模型；

(13)根据差分方程模型建立催化裂化中原油预热温度过程的状态空间模型。

所述步骤(13)后还包括将得到的状态空间模型转换为包含状态变量、输出跟踪误差和设定值变量的扩展状态空间模型的步骤。

所述步骤(2)具体包括以下子步骤：

(21)选取催化裂化原油预热温度过程的目标函数；

(22)对佳点集理论在n维空间中取佳点集的方法做简要说明；

(23)引入佳点集理论初始化大小为N的初始种群，并初始化用于存储Pareto非支配解的外部种群为空集；

(24)分别根据调节时间和超调量计算初始种群中每个个体的目标函数值，其中，根据调节时间计算出的目标函数值作为第一目标值，根据超调量计算出的目标函数值作为第二目标值；

(25)初始化理想点，所述理想点为种群中每个个体所对应的第一目标值中的最小值和第二目标值中的最小值；

(26)将多目标问题用切比雪夫分解方法中均匀分布的N个权向量分解成N个子问题，并确定每一个子问题的目标函数；

(27)对于每一个确定的子问题的权向量，计算其他权向量与确定子问题的欧几里得距离得出每一个子问题的T个邻居子问题；

(28)对每一个子问题的目标函数对应的个体进行差分进化操作得到临时个体，并对临时个体进行多项式变异操作，得到变异临时个体；

(29)计算变异临时个体的第一目标值和第二目标值，如果每一个目标的最优值都小于每个子问题的个体对应的目标函数的值则更新理想点；