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延迟焦化装置先进控制策略的研究

作　者: 贾晓军
导　师: 贠卫国
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 延迟焦化装置 先进控制 预测控制 过程神经元网络 软测量
分类号: TP29-A8
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


延迟焦化是一种成熟的减压渣油加工工艺,在炼油行业中占有非常重要的地位。近年来,为了提高延迟焦化装置的生产水平,很多炼油企业实施了先进控制改造,但是由于延迟焦化装置的间歇性操作、非线性、时变和强耦合等特性很难用精确的动力学模型来描述。现有的大多数先进控制策略都是基于线性模型的,不适合强非线性过程的控制,且系统的稳定性和鲁棒性分析很困难,对于内在非线性问题,必须将其参数整定,得以确保在整定操作区域内稳定,从而导致系统控制性能的恶化。本文以辽宁华锦集团乙烯原料工程120万吨/年延迟焦化装置为背景,针对基于线性模型的先进控制策略的不足,介绍了延迟焦化装置中基于非线性模型的先进控制策略;给出了延迟焦化装置控制系统的结构、常规控制策略应用组态及先进控制实现方法。首先,分析了国内外延迟焦化装置控制现状和存在的问题,结合延迟焦化装置生产和控制要求,根据延迟焦化装置工艺过程的特点,介绍了基于神经网络的非线性模型预测控制策略,并将L-M算法应用到非线性预测控制中作为优化算法,并对主分馏塔多变量非线性预测控制器进行了功能设计。其次,将离散过程神经元网络引入到延迟焦化装置软测量中,并针对离散过程神经元网络学习算法收敛速度慢问题,将Fletcher-Reeves修正的改进变梯度学习算法应用到离散过程神经元网络,达到提高过程神经元网络的训练速度的目的。利用MATLAB软件编程进行仿真,取得了良好的效果。最后,依据控制策略、软测量技术及工程的实际情况,给出了延迟焦化装置现场仪表的选型及控制系统的结构、系统配置、常规控制策略应用组态及先进控制实现方法。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
1 绪论  8-16
  1.1 延迟焦化概述  8
  1.2 延迟焦化工艺流程  8-10
  1.3 延迟焦化装置存在的问题  10-11
  1.4 延迟焦化装置改造的方法  11-12
    1.4.1 改进工艺技术  11
    1.4.2 使用先进控制技术  11-12
  1.5 先进控制技术及其在延迟焦化装置的应用现状  12-14
    1.5.1 先进控制技术  12
    1.5.2 先进控制在延迟焦化装置的应用现状  12-13
    1.5.3 国内外当前延迟焦化装置应用先进控制的状况  13-14
  1.6 本课题的主要研究内容及方法  14-15
  1.7 本章小结  15-16
2 延迟焦化装置常规控制策略  16-21
  2.1 延迟焦化装置控制需要解决的问题  16
  2.2 延迟焦化装置控制目标  16-17
  2.3 延迟焦化装置常规控制策略  17-20
  2.4 本章小结  20-21
3 延迟焦化装置先进控制策略  21-38
  3.1 神经网络非线性模型预测控制  21-27
    3.1.1 神经网络模型预测控制原理  21-23
    3.1.2 模型建立  23-24
    3.1.3 控制算法  24-27
  3.2 非线性模型预测控制器设计  27-30
  3.3 延迟焦化装置软测量仪表  30-37
    3.3.1 软测量数学建模方法及改进  30-33
    3.3.2 软测量仪表的建立  33-35
    3.3.3 仿真结果  35-37
  3.4 本章小结  37-38
4 延迟焦化装置控制系统的设计与实现  38-56
  4.1 工程背景  38
  4.2 现场仪表选型  38-40
    4.2.1 流量仪表  38-39
    4.2.2 温度仪表  39
    4.2.3 压力仪表  39
    4.2.4 物位仪表  39-40
    4.2.5 调节阀  40
  4.3 控制系统总体结构及配置  40-47
    4.3.1 系统结构及组成  40-45
    4.3.2 网络系统  45-46
    4.3.3 机柜  46-47
  4.4 常规控制策略应用组态  47-54
    4.4.1 加热炉出口温度控制  47-49
    4.4.2 分馏塔塔底液位控制  49-51
    4.4.3 分馏塔塔底温度控制  51-53
    4.4.4 焦炭塔顶温度控制  53-54
  4.5 先进控制实现方法  54-55
  4.6 本章小结  55-56
5 总结与展望  56-57
致谢  57-58
参考文献  58-60
研究成果  60

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化技术在各方面的应用
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