先进控制软件在氨纶聚合经过中的应用.docx

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1、先进控制软件在氨纶聚合经过中的应用开发的预测函数控制软件APC-PFC建立聚合经过的先进控制系统，并于2006年7月成功投入运行。聚合经过先进控制系统投运后大大减轻了操纵人员的工作强度，进步了聚合经过的稳定性，获得了满足的控制效果。align=center/align氨纶聚合经过工艺和特点氨纶聚合经过是典型的间歇经过，放热反响经过。由于反响釜温度太高，副反响加剧；反响釜温度太低，反响不够完全，因此聚合反响釜温度直接影响聚合质量，需严格按照一定的温度轨迹运行。聚合经过工艺流程如图1所示。假设干个聚合反响器同时进展消费，聚合反响温度通过夹套通恒温水时间的时间长短来控制，同时又将经过热交换的夹套冷却

2、水排到公用恒温水槽中。公用恒温水槽温度通过调节蒸汽量的大小来控制。由于循环进入公用恒温水槽的夹套水温度和流量都在不断变化，恒温水槽的温度波动大，恒温水槽温度波动严重影响聚合反响釜温度的控制，最终影响氨纶产品的质量。单纯的PID控制很难综合地考虑这种干扰因素，公用恒温水槽温度控制不好。APC-PFC先进控制软件原理及特点APC-PFC先进控制软件的核心算法是预测函数控制PFC。PFC隶属于模型预测控制家族的一种，由法国的J.Richalet等人于1986年提出。与传统的模型预测控制算法不同，PFC注重控制变量的构造形式，将控制输入视为基函数的加权组合，引入误差反应校正，进展在线优化。由于PFC仍

3、属于模型预测控制的范畴，因此它仍具有模型预测控制的三大原理，即内部模型预测输出、滚动优化和反应校正等三大局部。PFC的各个局部之间的关系可以用图2来描绘。由于基函数及其响应均可事先离线计算，在线计算只在于少量线性加权系数的参数优化，因此PFC的在线计算量比一般的模型预测控制算法显著减少。同时PFC的控制变量构造规律明确，比模型算法控制有很大改良，这是PFC的一个优点。在PFC算法中，其调节手段有基函数、参考轨迹和优化时域。其中控制精度取决于基函数的选择；动态响应主要受参考轨迹影响，同时受优化时域的影响；系统稳定性和鲁棒性主要由优化时域起作用，但也受参考轨迹的影响。因此在控制系统设计时，可以按照

4、闭环控制性能要求很快整定得到PFC控制器的有关参数。这是PFC的又一个优点。综合以上PFC的特点，APC-PFC先进控制软件具有算法简单，在线计算量少，对模型精度要求低；调节参数少等特点。易于在工程中施行和推广运用。先进控制方案设计公用恒温水槽温度的波动会影响聚合质量，进而氨纶产品的质量。考虑到常规PID控制效果不是特别理想，为此，我们设计了以APC-PFC先进控制软件为监视层，常规PID控制为控制层的透明控制构造的先进控制系统。该控制构造既结合了PID控制的可靠性、稳定性，又糅合了PFC的良好的设定值跟踪性能及动态响应效果。APC-PFC在这里起到监视层的控制作用，实际应用中，在PID控制器

5、中参加前馈量，形成一个PFC-PID控制器，前馈量的参加，在扰动发生时，PID控制器及时克制扰动，消除余差。以此到达及时克制扰动变量对水槽温度的扰动作用，使整个系统到达平稳控制。其控制系统的方块图如图3所示。APC-PFC软件应用到公用恒温水槽温度以来，公用恒温水槽温度的平稳性有了很大的进步，消费操纵平稳性有了显著的进步，大大减轻了操纵人员的操纵强度。图4是APC-PFC先进控制软件投运前后60天的控制效果比拟图。表1是先进控制系统投运前后数据分析。从图4和表1可以看出，公用恒温水槽温度在先进控制投运前波动较大，控制效果并不理想；APC-PFC先进控制软件投运后，可以有效的克制扰动，控制系统的控制质量明显进步，方差和极差均显著减小，大大改善了氨纶聚合经过的操纵平稳性，为聚合质量的进步创造了有利条件。