[发明专利]一种基于模糊系统的液位-流量非线性区域控制方法

说明书

本发明公开了一种基于模糊系统的液位‑流量非线性区域控制方法，属于流程工业生产技术领域。针对化工生产流程工业中精馏塔间连续生产的工艺特点，结合模糊控制和非线性区域控制，划分液位控制区间，根据液位变化量、变化速率等参数，根据液位所处的区域及液位的变化情况提前调整流量控制器的设定值。该方法具有一定的智能性和自适应性功能。针对过程被控变量偏差的变化程度，实时地调整液位控制器的设定值，达到调整控制作用强度变化的目的，同时，根据液位变化的方向来改变设定值的变化方向，达到提前调节的效果，从而实现液位‑流量的智能非线性区域控制。

技术领域

本发明属于流程工业生产技术领域，涉及一种流程工业生产装置液位-流量控制回路的非线性区域控制方法，该方法可用于液位-流量控制回路控制方案设计。

背景技术

随着流程工业生产装置的现代化、自动化、一体化水平逐步提升，生产装置设备间的关系越来越紧密。由于生产操作的连续性，往往前一设备的出料直接作为后一设备的进料，如连续生产的两个精馏塔，塔底液位常采用液位-流量串级控制，一般上游精馏塔底流出量为下游一个精馏塔的进料量，为保持下游精馏塔生产的平稳性，常要求其进料量尽可能缓慢变化或不变化。但由于生产连续性，若上游工况变化，上游精馏塔液位-流量串级控制由于调节不及时有效，其塔底流出量难免波动，导致下游精馏塔进料量波动，影响下游精馏塔高精度平稳控制。针对此类上下游相互关联、相互影响的液位-流量串级控制回路，结合模糊控制和非线性区域控制，划分液位控制区间，根据液位变化量、变化速率等参数，提前调节流量设定值，形成了一种基于模糊系统的精馏塔液位-流量非线性区域控制方法，减少液位-流量控制回路流量波动大问题，减少对下游设备的影响。

发明内容

流程工业生产装置上下游设备的液位-流量串级控制回路中，由于工况变化，液位流量串级控制由于调节不及时有效，导致的流量波动大，影响下游生产。针对此问题，本发明提出一种基于模糊系统的液位-流量非线性区域控制方法，针对化工生产流程工业中精馏塔间连续生产的工艺特点，结合模糊控制和非线性区域控制，划分液位控制区间，根据液位变化量、变化速率等参数，根据液位所处的区域及液位的变化情况提前调整流量控制器的设定值。具体策略如下：

根据液位的设定值，将液位分为三个区间，微调区A、细调区B和粗调区C。

(1)微调区A：微调区间值为a，液位测量值处于设定值SV-a与设定值SV+a范围内；

(2)细调区B：微调区间值为b，其中，ba，液位测量值处于设定值SV-b与设定值SV-a范围内，或者液位测量值处于设定值SV+a与设定值SV+b范围内；

(3)粗调区C：粗调区间值为c，其中，cb，液位测量值处于设定值SV-c与设定值SV-b范围内，或者液位测量值处于设定值SV+b与设定值SV+c范围内。

对于不同的液位区间，具体控制策略如下：

(1)当液位处于微调区A时，根据液位变化情况，以基准速率给定值一半的速率调节流量设定值；

(2)当液位处于细调区B时，根据液位变化情况，以基准速率调节流量设定值；

(3)当液位处于粗调区C时，根据液位变化情况，以基准速率给定值两倍的速率调节流量设定值；

(4)根据当前控制周期内液位变化量来设置流量设定值的变速因子，流量设定值的变化速率为变速因子与调节速率的乘积。

根据模糊系统的控制策略设计二输入单输出的模糊控制器，输入变量为液位测量值和液位变化量，输出变量为流量设定值变化量。

基于液位上下限和变化量，制定液位区间以及液位变化量的模糊化方法：液位区间用A\B\C表示，SV表示设定值，[A-,A+]表示微调区，[B-,A-][A+,B+]表示细调区，[C-,B-][B+,C+]表示粗调区，C+等于液位上限，C-等于液位下限。液位输入变量做模糊化处理：