基于DCS的DMC算法在精馏控制系统中的研究与应用

摘要

随着石油化工的迅速发展,精馏操作过程中各种控制方案、算法的应用越来越广泛。然而其在实际生产过程中,被控对象存在大滞后、大惯性的特点。常规的PID控制、前馈或串级等算法难以取得较好的效果,这直接关系到产品的质量、产率和消耗等有关指标。所以,对传统的基于DCS系统精馏操作控制算法进行改进,在精馏DCS系统中采用先进的控制技术来处理这类问题几乎是唯一的出路。
　　本文首先详细讲述了预测控制算法和DMC算法的特点,验证了DMC算法的优越性,提出DMC-PID串级控制,并验证了其有效性。然后通过对精馏过程的工艺特性进行深入分析,并结合项目实际牛产中存在的问题,从理论上对常规DMC控制方法进行了必要改进,将其应用于精馏塔底温度控制系统的设计中,对塔底温度实现了较好的控制,解决了传统控制方法无能为力的大时滞、大惯性等问题。
　　最后本课题利用MATLAB软件对矩阵控制算法进行了仿真研究,结合CS5000型过程控制实验系统,构建了一个完整的基于DCS的DMC控制算法验证平台。针对工业控制过程利用SUPCON系统SCX语言开发DMC算法,对项目所选的DCS系统进行组态,同时完成了多种控制方案的控制组态、绘制流程图、趋势曲线、数据报表、报警组态等多项设计任务,说明了先进控制在DCS上实现的方法;通过现场模拟实验,表明整个控制系统具有良好的稳定性、鲁棒性和抗干扰性。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 木课题的研究目的和意义

1.2 木课题相关领域的历史、现状及前沿发展情况

1.2.1 国、内外DMC算法概况

1.2.2 DCS的生产和发展

1.3 论文思路及内容

第2章 预测控制及DMC的基本原理

2.1 预测控制理论

2.2 DMC控制算法理论

2.2.1 预测模型

2.2.2 反馈校正

2.2.3 滚动优化与控制

2.2.4 参考轨迹

2.3 DMC算法的实现

2.4 DMC控制器关键参数的选择

2.5 时滞对象的DMC

2.6 时滞对象的DMC算法与PID算法的仿真比较

2.7 DMC-PID串级控制系统的设计

2.7.1 DMC算法存在的问题

2.7.2 DMC-PID串级控制

2.7.3 串级有效性分析

2.8 DMC-PID串级控制仿真研究

第3章 JX-300XP系统结构特点

3.1 JX-300XP DCS系统的硬件结构

3.2 JX-300XP DCS系统的软件结构

3.1.1 系统软件构成简介

3.2.2 系统软件运行环境配置要求

3.3 JX-300XP的系统特点

第4章 精馏控制系统的方案设计

4.1 精馏过程控制的特点

4.1.1 精馏塔的控制目标

4.1.2 精馏塔的扰动分析

4.2 控制方案设计

4.2.1 DMC控制器系统建模

4.2.2 控制方案的实现

第5章 基于DCS的精馏系统设计

5.1 系统总体设计

5.2 DCS设备选型及配置

5.3 信号分配

5.3.1 信号在SP卡件上的分配

5.3.2 输入输出信号表

5.3.3 控制策略设计

5.4 应用软件的组态和实现

5.5 DCS硬件组态

5.6 DCS软件组态

5.6.1 流程图绘制

5.6.2 系统组态

5.6.3 操作站组态

5.7 控制算法的实现

5.8 系统现场调试

5.8.1 系统在线测试

5.8.2 系统现场调试

总结与展望

参考文献

附录

致谢

攻读学位期间发表的学术论文目录