维生素C生产过程中浓缩工段温度控制研究

摘要

在维生素C生产的浓缩工段不仅要求温度严格控制在某个范围之内，还要根据现场条件实时改变当前温度值。而浓缩工段温度控制具有非线性、时变性、大滞后、强耦合、难建模等特点。常规PID控制效果的好坏完全取决于对PID参数的整定和优化，在工控现场一般根据工程师的实际经验来调整PID参数，这种控制应用在在非线性和时变系统时会由于控制不够及时或不精确而导致控制效果不理想。
　　本文首先对维生素C生产过程中浓缩工段进行机理分析，分别从温度、液位、蒸发量等角度证明了控制过程中存在的不确定性、强耦合、大滞后等问题，单纯的PID控制难以达到工艺要求。然后分别研究了目前常规PID控制和模糊控制理论，针对常规PID稳态误差小、易实现和模糊控制稳定、鲁棒性好的特点，采用模糊自适应整定PID控制算法，即把控制条件和PID参数整定经验用模糊集表示，并把这些模糊控制规则和有关信息等存入计算机知识库，然后计算机根据控制系统实际响应，运用模糊推理，自动调整PID参数至最佳。由MATLAB仿真对比常规PID和模糊自适应整定PID控制，模糊自适应整定PID控制几乎无超调，达到稳定时间较短。
　　在此基础上，以北京和利时集散控制系统(DCS)为硬件平台，进行温度采集和PID控制，以MATLAB作为软件平台，进行模糊自适应整定PID运算，通过OPC协议连接MATLAB和集散控制系统，通过MATLAB运算结果修正PID控制器参数，从而提高控制精度和控制速度，取得比常规PID更好的控制效果。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 课题的研究意义

1．1．1 国内外维生素生产现状

1．1．2 维生素C生产的发展简史

1．2 模糊控制理论的产生和发展

1．3 本课题主要内容

第2章 维生素C生产工艺过程

2．1 维生素C工业生产的工艺流程

2．1．1 发酵工段介绍

2．1．2 提炼工段介绍

2．1．3 转化工段介绍

2．1．4 精制工段介绍

2．2 浓缩工段机理分析

2．2．1 浓缩设备介绍

2．2．2 浓缩工段理论分析

2．3 本章小结

第3章 浓缩工段温度控制算法研究

3．1 引言

3．2 模糊控制理论

3．2．1 模糊集合和模糊逻辑

3．2．2 模糊推理

3．3 模糊计算

3．4 模糊自适应PID参数整定原理

3．5 浓缩工段模糊自适应PID控制器设计

3．6 仿真分析

3．6．1 浓缩工段研究

3．6．2 建立模糊系统

3．6．3 仿真分析

3．7 本章小结

第4章 基于模糊自适应PID温度控制系统设计

4．1 集散控制系统简介

4．1．1 集散控制系统的发展历史

4．1．2 集散控制系统的展望

4．2 和利时集散控制系统介绍

4．3 温度控制系统设计

4．3．1 浓缩工段操作步骤

4．3．2 浓缩工段系统设计

4．4 MATLAB与DCS之间的数据交换

4．4．1 OPC简介

4．4．2 基于OPC的MATLAB与DCS的实时通讯实现

4．5 本章小结

结论

参考文献

致谢

个人简历