[发明专利]一种废塑料气化炼油炉膛压力的预测优化控制方法

说明书

本发明公开了一种废塑料气化炼油炉膛压力的预测优化控制方法。该发明首先通过采集输入输出数据建立输入输出模型，然后选取合适的状态变量建立状态空间模型，设计输入输出的控制域，设定输入输出的限制约束，使系统能够更快达到控制指标，最后通过选取求取系统性能指标的控制输入设计控制器。设计出控制律，得到可靠的控制方法。本发明同时考虑了输入输出约束，在新设计模型的基础上，通过设计出的控制方法，使得控制器的调节更为灵活，并保证系统获得了更好的控制性能。

技术领域

本发明属于自动化工业过程控制领域，涉及到一种废塑料气化炼油炉膛压力的预测优化控制方法。

背景技术

随着工业的发展与人们生活水平的提高，能源问题显得更加重要，能源也是制约经济发展的一道鸿沟，世界上各个国家也都在极力创新发展可再生能源。如塑料就是由石油炼制的产品制成的，而石油资源是有限的，因此塑料垃圾的循环利用便成了一个重要发展方向。

随着社会发展，废弃塑料的种类十分庞大，废弃塑料及塑料垃圾的废弃量也在与日俱增，引起了一系列社会问题。控制塑料垃圾的高效再利用也是一件亟待解决的研究问题。当前塑料垃圾的再利用的方法基本有材料回收、化学回收、能量回收等，废塑料气化就是一种常见的化学回收再利用的方法。将废塑料经过预粉碎和预处理，加热达到气化所要求的温度，发生热化学反应转化为煤气，经过净化达到再利用。

废塑料处理过程中，为了得到最佳的气化效果，炼油炉炉膛的压力控制精度就显得非常重要。一些传统的控制方法越来越难以满足处理过程的实际需求，达不到控制精度，影响转化效率。由于工业生产过程都不能消除干扰，只能尽可能减小干扰。一些通用的过程控制技术如比例积分等，虽然可以提高生产效率，但由于废塑料处理过程是非线性动态过程，没有对输入输出量进行约束控制，也难以得到满意的控制效果。因此，在工业过程中，设计控制方法最大可能减小干扰提高生产效率也是非常有意义的工作。设计一种带输入输出约束，尽可能减少干扰影响的控制方法，能在一定程度上提高实际生产效率。

发明内容

本发明目的是为改善废塑料气化炼油过程中控制系统精度、快速跟踪和抗干扰性，提出了一种废塑料气化炼油过程的改进的基于输入输出约束的设计方法。

该发明首先通过采集输入输出数据建立输入输出模型，然后选取合适的状态变量建立状态空间模型，设计输入输出的控制域，设定输入输出的限制约束，使系统能够更快达到控制指标，最后通过选取求取系统性能指标的控制输入设计控制器。设计出控制律，得到可靠的控制方法。

本发明的技术方案是通过数据采集、模型建立、预测机理、优化等手段，确立了一种废塑料气化炼油过程的控制器设计方法，利用该方法可有效改善废塑料气化炼油过程中控制方法的跟踪性能、可靠性能力和抗干扰性，并保证了系统在受控对象模型失配和扰动条件下仍具有良好的控制效果。

本发明方法的步骤包括：

步骤1、建立过程对象的状态空间模型，具体方法是：

1-1.首先采集过程对象的实时运行数据，建立处理过程模型，将带干扰的过程描述为以下形式：

其中，

其中k是系统时刻，x(k+1)是k+1时刻状态，x(k)是k时刻状态，y₁(k)和y₁(k-1)分别是k和k-1时刻系统控制输出，y₂(k)和y₂(k-1)是k和k-1时刻系统约束输出，u(k)和u(k-1)分别是k和k-1时刻系统控制输入，d(k)和d(k-1)分别是k和k-1时刻可以测量的外部干扰，A,B,C1,C2,D是相应维数的系统矩阵，Δ是后向差分算子。

1-2.设计系统约束输出和被控输出需要满足的实际生产约束：