对2连2续2搅2拌2反2应2釜2系2统2的2控2制2主2要2有控制装置和控制方法两种方式。起初, 连续搅拌反应釜的自动2控2制2采2用2位2置2式2控2制2装2置,该装置2由2单2元2组2合2仪2表2构2成。 但是由于化学反应过程2具2有2很2强2的2时2滞2性2和2非2线2性,采用这种简单的控2制2方2式2难以取得理想的控制效果和控制精度。接下来PLC控制器的出现在一定程2度2上2改2善2了2控2制2的2效果。但这种控制方式对于较2复2杂2的2控2制2过2程,在管理和通信方面2存2在2不2足。PID的使用2大2大2提2高了控制效果,由于算法简单2且2易2于2实2现,故被广泛采用。传统的PID对具2有2线2性2特2性的过程有较好的控制效果,而连续搅拌反釜2是2具2有2强2非2线2性特征,因此PID控制不能满足控制精度要求,控制2效2果2不2佳。随着控制理论的2发2展2和2研2究深入,更先进2有2效2的2控2制2方2法可应用于连续搅拌反应釜的控制,实现控制性能的提升。50505
针对连续搅拌反应釜的强2非222线22性22和22复22杂2性,国内外2很2多2学2者2在连续搅拌反应釜系统的建模与控制方面2做2了很多工作。
(1) 带搅拌釜式反应系统的建模方面
Gupta等于1992年提出了基于聚合多粒子模型的连续搅拌反应釜系统模型,根据该模型我们可以得出产率、聚合变化趋势以及聚合产物的分子量,同时也指出了聚合分散度与产率随着反应停留时问增加而变化的趋势,依据这一趋势他们解决了模型计算时间长的问题,提出了一种改进的模型计算算法;根据实际生产状况,Pinto和Mattos建立了溶剂法连续搅拌反应釜系统的丙烯聚合稳态数学模型并对该模型进行仿真研究,结果表明实际生产数据与该模型的计算输出误差很小Soare对多个反应釜串联的烯烃聚合建立了动态数学模型,对模型的仿真研究验证了该模型的合理性;通2过2使2用2模2糊2聚2类2的方法,动态地建立了连续搅拌反应釜系统的数学建模,提高2了2模2型2的2精2度;Zacca等对丙烯聚合反应进行动态数学建模,通过计算得出了物性传递等参数,而且利用这些参数对该模型进行仿真分析[3]。
(2) 带搅拌釜式反应器的控制方面
连2续2搅2拌2反2应2釜2系2统2的2控2制2方2面 Minesh利用径向基函数2神2经2网2络2来2在2线控制连续搅拌反应釜系统,此算法2有2极2强2的2适2应性;S.S.Ge提出了神经网络自适应控制,用多层神经网络构造隐式反馈线性控制(IFLC),其优点是跟踪误差小,对一般非线性系统有良好的控制性能pJ;M.Jalili设计了一种基于对象神经模糊模型的预测控制方法,解决了温度大 时滞问题;采用了控制效果良好的非线性PID控制器,该方法应用局部 模型网络通过门处理来变换非线性模型;基于CMAC神经网络,提出了具有在线2自2学2习2功2能的的监督控制算法;Fradkov提出半2自2适2应2控2制,结合自适应控制与鲁棒控制,利用参数化不确定凸性来设计自适应控制器,在好的区域内采取常规的2自2适2应2控2制2方2法,而当处于“坏”的区域时,首先冻结2自2适2应2律,接着再转换为一个鲁棒2的2常2参2数2控2制,这样可以减小参数不确定2对2系2统2性2能2的2影2响, 实现基于全状态2空2间2的2良2好2控2制2性2能。
国内研究现状
(1) 带搅拌釜式反应系统的建模方面
连续搅拌反应釜的2建2模2方2面2徐2用2懋、范2顺2杰2等运用动力学、论文网相2平2衡2和2物2料2平衡原理,针对三井油化Hypol工艺建立了连续搅2拌2反2应2釜2过2程的机理模型,他们所建的模型较2为2成2功2地2对2聚丙烯熔融指数的进行了预测,然2后2利2用2工2业现场数据,得出了反应浆液丙烯的浓度、丙烯转化率和反应物的聚合反应热等重要参数;罗正鸿对连续搅拌反应釜系2统2的2稳2态2进2行2机理建模,并分析研究了聚丙2烯2分2子2量2和丙烯转化率与操作条件的变化之间的关系;使用结构2逼2近2式2混2合神经网络,更好地对系统2各2变2量2之2间的关系进行了描述,建立了连续2搅2拌2反2应2釜系统的高精度数学模型;陈欠平通过对实际工业设备的研究,运用聚丙烯液相本体法建立了连续搅拌2反2应2釜2的2动2态2和2稳2态2数学模型,并通过仿真分析来研究连续搅拌反应釜系2统2输2出2与2操2作2条2件2变化的关系;文献利用神经网络对连续搅拌反应2釜2系统2进2行2机2理2建2模,使模型的精2度2得2到2了2提高;针对工厂实2际2的2连续搅拌反应釜系统,杨爱新对该对2象2进2行2动2态2机理建模,建立的模型符合现场实际的情况,同时利用该模型来研2究2当2操2作2条2件2改2变2时,聚合物体积浓度百分比、反应物浓度、反应速率、冷却水出口温度2以2及2反2应2体系温度的变化。