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醋酸乙烯合成过程神经网络自适应控制研究与应用

作　者: 马佳
导　师: 孟华
学　校: 河北科技大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 醋酸乙烯合成反应器中温神经网络 DCS MATLAB仿真
分类号: TQ225.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 7次
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内容摘要

醋酸乙烯是重要的有机化工产品及化工原料且用途广泛。合成醋酸乙烯的生产过程中，合成反应器的中温控制精度和提高合成醋酸乙烯时空收率是目前生产过程中的两大难题。为了降低生产成本，稳定生产过程，提高醋酸乙烯产品的质量和效率。各个生产企业一直坚持不懈的进行着探索和研究。针对醋酸乙烯合成反应器的中温，生产中必需严格按照工艺理论曲线进行，其过程存在扰动，且不可测量。本文以某化纤厂醋酸乙烯合成过程优化控制的科技立项为研究背景，对醋酸乙烯合成过程的机理进行深入分析。在分析了影响合成反应器中温波动的几大因素的基础上，确定了反应器入口温度、混合气冷热路控制阀开度、反应器的内部压力、反应物的摩尔比为主要检测量。同时，针对实际合成控制系统中所存有的复杂问题，应用改进的动量型神经网络控制方法进行中温的精确控制。然后，将此方法与经典的PID控制算法相结合，设计出基于神经网络PID控制器，应用到合成反应器温度控制系统中，实现了对合成反应器中温控制系统温度的精确控制。通过MATLAB仿真和验证分析，证明了神经网络PID控制方法的有效性。对所设计的智能控制器编制了一套控制软件嵌入到现场控制站，证明此方法的实用性和可行性。最后将上述控制方案采用DCS实现，运用国内浙大中控生产的JX-300x DCS控制系统，对上位机做了组态和监控界面，并将控制方案以软件的形式在平台上应用。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-14
  1.1 课题研究背景及意义  8-9
  1.2 醋酸乙烯合成工艺简介  9-11
    1.2.1 乙烯液相法  10
    1.2.2 乙烯气相法  10
    1.2.3 合成过程  10-11
  1.3 醋酸乙烯合成反应器中温控制现状  11-12
  1.4 本课题研究目的及内容  12-13
  1.5 论文组织结构  13-14
第2章合成醋酸乙烯系统工艺及算法选定  14-26
  2.1 合成醋酸乙烯系统工艺流程及生产指标  14-15
  2.2 醋酸乙烯合成系统生产装置及其工作原理  15-21
    2.2.1 醋酸蒸发器及其工作原理  15-16
    2.2.2 管式换热器结构及其工作原理  16-18
    2.2.3 流化床反应器及其工作原理  18-19
    2.2.4 流化床反应器的数学模型分析  19-21
  2.3 合成反应器中温控制算法的选定  21-25
    2.3.1 影响合成反应器中温的因素  21-23
    2.3.2 合成反应器中温控制算法的选定  23-25
  2.4 本章小结  25-26
第3章反应器中温的神经网络 PID控制研究  26-38
  3.1 PID 控制原理  26-27
  3.2 PID 控制器参数的自整定方法  27-28
  3.3 基于神经网络的 PID 控制器设计  28-31
  3.4 醋酸乙烯合成中温控制系统的模型建立  31-35
  3.5 神经网络 PID 控制器的仿真研究  35-37
  3.6 本章小结  37-38
第4章醋酸乙烯合成系统神经网络控制算法研究  38-53
  4.1 BP 神经网络的介绍  38-39
  4.2 BP 神经网络的学习过程  39-43
    4.2.1 BP 网络的前馈计算  39-40
    4.2.2 修正 BP 网络权值的规则  40-42
    4.2.3 BP 算法的步骤  42-43
  4.3 VAc 合成反应器 BP 神经网络设计  43-47
    4.3.1 网络信息容量与训练样本数  43
    4.3.2 训练样本集的准备  43-45
    4.3.3 训练集的设计  45
    4.3.4 初始权值的设计  45-46
    4.3.5 BP 网络结构设计  46-47
  4.4 BP 神经网络控制 Matlab 训练仿真及验证  47-52
    4.4.1 对 BP 神经网络控制器训练仿真  47-51
    4.4.2 BP 神经网络控制效果仿真验证  51-52
  4.5 本章小结  52-53
第5章基于 DCS的控制算法研究与实现  53-63
  5.1 硬件选型  53-57
    5.1.1 DCS 简介  53-54
    5.1.2 JX-300 DCS 系统介绍  54
    5.1.3 控制站的设计  54-57
      5.1.3.1 DCS 机柜的选型  55
      5.1.3.2 DCS 卡件的选型  55-57
  5.2 系统组态  57-62
    5.2.1 组态的概念  57
    5.2.2 DCS 系统基本配置组态  57-62
  5.3 本章小结  62-63
结论  63-65
参考文献  65-68
攻读硕士学位期间所发表的论文  68-69
致谢  69

醋酸乙烯合成过程神经网络自适应控制研究与应用

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