基于极点配置的管式聚合反应温度分布控制

摘要

本文是以实验室规模的阳离子管式反应器为背景，研究管式反应器温度分布控制方法问题，具体采用的是极点配置方法。在目前的工业生产中，聚合物的分子量缺乏在线测量技术，急需一种可以通过间接测量某一个性能指标，从而得到聚合物分子量分布的方法。众所周知，在化学反应中，温度的变化对反应速率及产物品位起着举足轻重的作用，所以选择反应器温度作为替代参数，通过控制管式反应器的温度分布，在某种程度上达到控制反应速率和分子量分布的目的。因此建立管式反应器沿管长的温度分布的模型，设计控制器对温度分布进行控制对研究聚合物分子量分布的意义十分重大。 本文主要研究以下工作： 1、根据B样条函数具有拟合任意连续函数的性质，通过计算得出温度分布对应于B样条函数的权值向量，再利用B样条神经网络与递归神经网络相结合的混合神经网络，采用最小二乘的辨识方法，建立了管式反应器沿管长的温度分布模型，得到了与温度分布对应的权值向量的状态方程。 2、在已建立的模型基础上，采用极点配置方法设计管式聚合反应温度分布控制器。探究并总结了高阶系统闭环期望极点位置的选取办法，给出了带参考输入的状态反馈控制系统结构中反馈矩阵和增益矩阵的求法，最后对设计的控制器进行仿真研究。 3、由于控制策略存在余差，且考虑实际生产存在干扰的情况，对控制器结构进行改进，引入积分环节。对改进后的系统结构进行仿真研究，得出较好的控制效果。 本文在以上几方面的研究中，按照确定控制目标、建立模型、设计控制器等步骤开展，仿真研究结果证明了方案的可行性。

目录

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第一章 绪论

1.1检测聚合物品质方法概述

1.2分布参数系统控制方法研究现状

1.3 B样条神经网络发展现状

1.4极点配置方法研究现状

1.5论文的目的、意义及内容介绍

第二章阳离子聚合管式反应介绍

2.1阳离子聚合反应

2.1.1聚合反应机理

2.1.2聚合反应影响因素

2.2管式反应器

2.2.1实验室装置

2.2.2数学模型方程

第三章利用B样条神经网络原理建立温度分布模型

3.1 B样条函数

3.1.1 B样条函数的定义

3.1.2 B样条函数的性质

3.1.3 B样条函数拟合过程

3.1.4 B样条神经网络介绍

3.2利用B样条神经网络建立管式反应器温度分布模型

3.2.1 B样条神经网络结构

3.2.2权值样本的产生

3.2.3辨识过程的理论推导

3.2.4建模结果

3.3本章小结

第四章基于极点配置方法的温度控制器设计

4.1温度控制在聚合反应过程中的重要性

4.2基于极点配置的状态反馈控制方法

4.2.1控制算法描述及结构图

4.2.2离散系统极点位置选取

4.2.3增益矩阵的计算

4.2.4控制过程及仿真结果

4.3本章小结

第五章加入积分环节的极点配置方法

5.1带积分环节的系统结构

5.1.1控制结构图

5.1.2数学描述

5.2基于模型的控制

5.2.1几个参数的整定

5.2.2控制流程图描述

5.2.3仿真研究

5.3存在干扰的状态反馈控制

5.3.1控制结构图

5.3.2仿真研究

5.4本章小结

第六章总结和展望

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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