[发明专利]一种反应釜负压精馏模糊控制方法

摘要

本发明公开了一种反应釜负压精馏模糊控制方法，其技术方案要点是包括反应釜、精馏塔、水箱，通过控制器控制的抽负压装置、第一控制阀和第二控制阀；通过模糊‑PID控制器根据反应釜中的压力偏差和压力偏差变化率实时动态调节抽负压装置的转速，提高反应釜负压精馏的快速性、精确性和稳定性；且在反应釜中的实际压力值超调后，通过压力补偿调节，使得实际压力值更快稳定在期望压力值误差范围内。

主权项

1.一种反应釜负压精馏模糊控制方法，其特征是，包括如下步骤：步骤1：根据采样周期检测精馏塔(8)中的实际压力值，将实际压力值与期望压力值进行比较，并计算出二者的压力偏差e及压力偏差变化率ec作为输入；步骤2：根据输入压力偏差e和压力偏差变化率ec和输出变量Kp、Ki、Kd进行模糊推理，具体为：步骤2‑1：首先设置压力偏差e的基本论域、压力偏差变化率ec的基本论域、输出变量Kp、Ki、Kd的基本论域；其次设置压力偏差e、压力偏差变化率ec的量化等级和输出变量Kp、Ki、Kd的量化等级；步骤2‑2：根据压力偏差e的基本论域和量化等级以及压力偏差变化率ec的基本论域和量化等级以分别得到压力偏差e的量化因子Ke和压力偏差变化率ec的量化因子Kec；根据输出变量Kp、Ki、Kd的基本论域和量化等级以分别得到输出变量Kp的量化因子K3、输出变量Ki的量化因子K4、输出变量Kd的量化因子K5；步骤2‑3：设置压力偏差e对应的模糊子集、压力偏差变化率ec对应的模糊子集、输出变量Kp、Ki、Kd分别对应的模糊子集，表达式均为：{NB，NS，ZE，PS，PB}式中，NB代表负大，NS代表负小，ZE代表适中，PS代表正小，PB代表正大；步骤2‑4：建立压力偏差e、压力偏差变化率ec、输出变量Kp、Ki、Kd的隶属度函数表，来反映压力偏差e、压力偏差变化率ec、输出变量Kp、Ki、Kd的量化等级到模糊子集中的映射；步骤2‑5：根据压力偏差e和压力偏差变化率ec的模糊子集建立对输出变量Kp、Ki、Kd模糊子集的模糊控制规则表；步骤3：将首次采样周期内检测到的压力偏差e及压力偏差变化率ec根据步骤2‑2以分别获得压力偏差e及压力偏差ec的量化等级，再根据步骤2‑4得到压力偏差e及压力偏差ec的模糊子集；通过步骤2‑5中模糊控制规则表以分别获得输出变量Kp、Ki、Kd的模糊控制规则；通过重心法分别对输出变量Kp、Ki、Kd的模糊子集进行反模糊，分别得到输出变量Kp、Ki、Kd的量化等级，从而根据步骤2‑2中的量化因子K3、量化因子K4、量化因子K5，将Kp、Ki、Kd的量化等级转换为基本论域中的行值，分别记做Kp0、Ki0、Kd0；步骤4：将下一次采样周期内检测到的压力偏差e及压力偏差变化率ec根据步骤3分别得到三个输出变化量△Kp、△Ki、△Kd；步骤5：将三个输出变量Kp、Ki、Kd根据三个输出变化量△Kp、△Ki、△Kd进行在线调整，公式如下：式中，Kp0为首次采样周期中的比例因数、Ki0为首次采样周期中的积分因数、Kd0为首次采样周期中的微分因数；△Kp为下一次采样周期中的比例因数、△Ki为下一次采样周期中的积分因数、△Kd为下一次采样周期中的微分因数；Kp、Ki、Kd为三个输出变量，分别为比例因数、积分因数、微分因数；步骤6：将步骤5中得到的Kp、Ki、Kd经计算得到控制信号以传输给变频器，经变频器后输出变频信号至抽负压装置(1)，进而实现对抽负压装置(1)的转速控制；在步骤6中还包括步骤6‑1：在实际压力值超出期望压力值时，通过改变循环水管道的流速来对反应釜(7)进行压力补偿调节：步骤6‑1‑1：模糊‑PID控制器超调后，控制终端将判断实际压力是否出现在[0.8P0，1.2P0]的区间内时，若是，控制终端将进入下一步判断；反之，若不是，控制终端将控制第一控制阀(3)的开度开到最大；步骤6‑1‑2：控制终端将判断实际压力值是否处于期望压力值的第一误差数值范围内，即P0是否在[0.8P0,P0]的区间内，若是，控制终端将控制第一控制阀(3)以原先U2＝[(‑2.5P/P0)+3倍]的开度进行反应釜(7)中压力的补偿调节；反之，若不是，控制终端将进一步判断；进一步判断中，控制终端将判断实际压力值是否处于[P0,1.2P0]的区间内，若是，控制终端将控制第一控制阀(3)以原先U2＝[(‑1.5P/P0)+2]倍的开度进行反应釜(7)中压力补偿调节；反之，若不是，控制终端将输出控制信号控制第一控制阀(3)的开度开到最大；步骤6‑1‑3：控制终端将控制第一控制阀(3)的开度进行反应釜(7)中的压力补偿调节，直到压力传感器(4)检测到反应釜(7)中的实际压力值处于期望压力值的第二误差范围内，从而当实际压力值稳定在[0.95P0，1.05P0]这个区间内的时间达到设定时间值以上，控制终端将控制第二控制阀(6)的开度为零，即处于关闭状态，使反应釜(7)保持密封，以对反应物料进行负压精馏；反之，若压力传感器(4)检测到反应釜(7)中的实际压力值不在[0.95P0，1.05P0]的区间内，控制终端将重新回到步骤6‑1‑1进行重复判断，直到实际压力值稳定在[0.95P0，1.05P0]的区间内设定时间值以上才关闭第二控制阀(6)。