DMC算法和GPC解耦设计在连续重整装置三苯精馏单元上的应用

摘要

目前,石油资源已然是越来越紧缺的一种资源,随着我国石油加工能力不断增强,石油资源的短缺严重限制了加工工业的发展。那么如何从有限的资源获得更优质的产品和更大的效益成为石油化工行业重点关注的领域,而利用合理的过程控制技术和先进的设备对炼油厂催化重整过程进行监控,从而达到提高产品质量和产量是行之有效的手段。
　　本课题来源于某石化企业催化重整装置技术改造项目。论文首先介绍了催化重整装置的工艺流程,同时就三苯精馏单元变量间关系做了详细的分析,对于现有该单元存在的工艺问题提出了改进方案,进行了针对该单元的控制系统研究。
　　针对三苯精馏单元是干扰复杂,扰动频繁,控制约束较多,难以直观建立过程模型的非最小相位系统,论文采用了DMC预测控制算法。这种算法是以对象单位阶跃响应为过程模型,通过模型预测、滚动优化和反馈校正三个步骤实施对被控对象的优化控制,能够较好的解决反馈与优化之间存在的矛盾,实现针对三苯精馏单元开环控制和闭环控制的统一,增强系统的鲁棒性,并且能够做到实时求解大规模矩阵模型。论文用现场实际过程测量得到的数据在DMCplus环境下进行仿真,验证算法的有效性。
　　针对三苯精馏单元多输入多输出,变量间强耦合的关系,论文对该单元进行了基于CARIMA模型的隐式GPC解耦设计。隐式GPC算法通过在性能指标中加入限制控制量的控制加权矩阵,起到中间计算参数少,在线计算时间短的效果。该算法能够克服系统分散控制和解耦控制的繁琐及缺陷,达到简化计算,提高控制实时性的目的。论文用现场实际过程测量得到的数据在MATLAB环境下进行仿真,验证算法的有效性。

目录

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中文摘要

英文摘要

第1章绪论

1.1课题研究的背景和意义

1.2 催化重整装置及其现状

1.3 模型预测控制的研究现状

1.4 论文研究的内容

第2章 三苯精馏单元工艺流程及改造

2.1 三苯精馏单元工艺流程

2.2 BTX单元控制目标

2.3 BTX单元现存的问题

2.4 BTX单元改进措施及改进后工艺图

第3章 BTX单元控制系统的设计及其平台

3.1 BTX单元实施的控制策略

3.2 BTX单元控制器设计

3.3 BTX单元控制系统平台

第4章 基于DMC算法的BTX单元控制器研究

4.1 DMC控制算法

4.2 AspenTech的DMCplus控制系统

4.3 基于DMC算法的BTX单元控制器研究

4.4 DMC控制器应用

4.5 DMC控制器应用效果

第5章 基于GPC解耦算法的BTX单元控制器研究

5.1 GPC控制算法

5.2 GPC算法中控制参数的设置原则

5.3 基于GPC解耦算法的BTX单元控制器研究

第6章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附录 硕士研究生学习阶段发表论文