酒精精馏塔温度内模解耦控制系统的研究

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精馏是化工行业生产过程的一个重要环节,对于酒精精馏塔中酒精的产出具有十分重要的影响。因其反应过程中塔内温度的不稳定相互耦合,使产出的酒精不纯或产出量少,直接影响工厂酒精的产量和质量,且精馏塔作为多输入多输出对象,内在机理复杂,控制要求多,控制难度大。本课题酒精精馏塔温度控制系统的研究对于解决精馏塔中温度耦合现象和提高酒精产量具有重要的意义。该课题以中粮生化能源(肇东)有限公司的精馏塔为研究背景,将精馏塔温度控制系统作为研究对象,通过对其工艺的分析,将精馏塔的塔顶出口温度和塔釜出口温度作为被控对象,由于精馏过程内在机理复杂,控制要求多,且被控对象具有非线性、大滞后和强耦合的特点,难以建立精确的数学模型。所以首先建立精馏塔近似数学模型,并分析其温度控制系统的耦合程度,再对精馏塔塔顶塔釜温度串级控制系统仿真,控制系统的温度显示出较强的耦合现象,因此采用前馈解耦的控制方式,对控制系统两端温度进行解耦仿真控制,结果显示控制效果明显。最后通过内模解耦的控制方式,解决模型不确定的系统,结果表明系统具有较好的稳定性和解耦效果。根据实验室现有条件,采用实验系统作为本系统的控制器和温度对象仿真单元,设计了单回路控制模块、解耦模块实现对温度的内模解耦控制。然后采用监控组态软件作为本控制系统的上位机监控组态软件,以实现对采集数据和控制界面的实时显示,并完成采集数据的记录。结果表明,在实验平台上运行稳定,且解耦效果显著,达到预期效果,并投入实际精馏塔中应用测试,展现出了良好的稳定性和鲁棒性,解耦能力强。
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