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氧化铝生产碳酸化分解过程操作参数优化设定及控制策略研究

作　者: 胡友
导　师: 谢永芳
学　校: 中南大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 连续碳酸化分解分解率梯度神经网络模型操作参数优化专家控制
分类号: TP13
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 32次
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内容摘要

在烧结法生产氧化铝过程中,铝酸钠溶液碳酸化分解(简称碳分)是生产过程中的关键生产工序之一,经过上游脱硅工序后的铝酸钠溶液与输入的二氧化碳进行化学反应,生产出满足质量指标的氢氧化铝。碳分过程是气、液、固三相化学反应过程,具有多变量、非线性、强耦合、大惯性和大滞后的特点。碳分过程生产设备每组由六个反应槽组成,各槽的分解率逐渐增大,形成分解率梯度。它是重要的工艺指标,必须对操作参数进行优化设定,保证达到要求的分解率梯度。在深入分析碳分过程机理的基础上,基于现场检测数据,综合考虑影响分解率的因素,应用主成分分析法(PCA)对影响因素进行降维处理,采用神经网络建立了分解率梯度模型,提高了模型的精度和泛化能力。通过调整影响分解率的操作参数,使中间槽分解率满足约束范围,末槽分解率达到最大值。采用遗传算法获取操作参数的优化设定值。针对碳分过程具有非线性、强耦合、大滞后、反应机理复杂的特点,采用专家控制系统,根据上游脱硅工序的铝酸钠溶液成分,调整操作参数的优化设定值,既保证氢氧化铝产品的质量,又提高了产量。建立了各槽的控制回路专家规则库,实现了对分解率的优化控制。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-16
  1.1 研究背景和意义  8-9
  1.2 氧化铝碳酸化分解过程研究现状  9-13
    1.2.1 烧结法生产氧化铝  9-10
    1.2.2 氧化铝碳酸化分解过程优化现状  10-12
    1.2.3 氧化铝碳酸化分解过程控制现状  12-13
  1.3 专家控制系统研究现状  13-14
  1.4 论文研究内容及结构安排  14-16
第二章连续碳酸化分解过程工艺分析  16-25
  2.1 连续碳酸化分解机理  16-18
  2.2 连续碳酸化分解过程工艺分析  18-20
    2.2.1 连续碳酸化分解过程  18-20
    2.2.2 连续碳酸化分解过程工艺特点  20
  2.3 连续碳酸化分解过程影响因素  20-23
  2.4 连续碳酸化分解过程质量指标  23
  2.5 本章小结  23-25
第三章连续碳酸化分解过程操作参数优化设定  25-49
  3.1 数据预处理  25-28
    3.1.1 数据筛选  25-26
    3.1.2 数据校正  26-28
  3.2 主成分分析法  28-32
    3.2.1 数学模型与几何解释  29-30
    3.2.2 主成分分析的基本步骤  30-32
  3.3 分解率梯度影响因素分析  32-33
    3.3.1 不可控因素分析  32-33
    3.3.2 可控因素分析  33
  3.4 分解率梯度神经网络模型设计  33-43
    3.4.1 BP神经网络  34-37
    3.4.2 神经网络参数的设置  37-38
    3.4.3 仿真结果与分析  38-43
  3.5 操作参数优化设定  43-48
    3.5.1 分解率梯度约束范围  44-45
    3.5.2 目标函数  45-46
    3.5.3 优化设定  46-47
    3.5.4 仿真结果与分析  47-48
  3.6 本章小结  48-49
第四章连续碳酸化分解过程分解率优化控制  49-60
  4.1 优化控制总体结构  49-50
  4.2 专家控制器设计  50-57
    4.2.1 知识库  50-55
    4.2.2 推理机  55-57
  4.3 分解率智能控制系统应用  57-58
  4.4 本章小结  58-60
第五章结论与展望  60-62
  结论  60
  展望  60-62
参考文献  62-66
致谢  66-67
攻读硕士学位期间主要研究成果  67

氧化铝生产碳酸化分解过程操作参数优化设定及控制策略研究

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