过程单元控制系统设计案例研究及仿真文献综述

 2022-11-20 14:45:27

文献综述(2000字以上,按格式列出参考文献,至少15篇,其中英文文献1/5以上。论文类:刊物文献2/3以上,近5年文献1/2以上;设计类:刊物文献1/3以上,近5年文献1/3以上。在综述中注出文献引用编号

1、基本概念:

a、工业过程控制系统[1]

在过程控制系统中,被控对象是工业生产过程中的各种装置和设备,例如换热器、蒸汽锅炉、精馏塔、反应器等。被控量通常是指温度、压力、流量、液位、成分和物性六类参数的控制,被控对象内部所进行的物理、化学过程可以是多种多样的,但从控制系统构成和完成的目标观点来看,它们本质上有着许多共同点。

b、整厂控制[2][3]

一个典型的整厂控制系统包括多个单回路控制器以及诸如MPC之类的多变量控制器。许多整厂控制系统共有的一个特点是存在大量的过程变量,其中包括:千百个测量点;几百个操作变量,几百个扰动变量。

下游控制策略:用每个单元装置的进料流量控制容量(液位);上游控制策略:对每个单元装置用出料流量来控制容量(液位)。下游控制优点在于直接设定了最终产品产量,但是任何一个装置中的流量扰动会持续传播到所有上游装置中,因为每个进料流量会试图抵消本装置中的液位变化,在这种设计中,如果装置带有其它进料流,则需要将这些进料流与控制液位的进料流(主操作变量)流量进行比例控制,以避免出现组分扰动。上游控制策略缺点是最终产品产量由流入第一个装置的进料流量决定。因此,流量或液位的扰动会向下游装置传播,因而影响从最后一个装置出来的产品产量。

在连续生产的思想最初在工业界流行时,会使用在关键装置之间放置缓存罐的方式来减少扰动的传播,允许缓存罐液位在高限与底限之间自由浮动,能够对每个装置分别进行控制系统设计。但是使用缓存罐会增加占地面积,带来额外的投资和操作费用。为了实现更低的工厂操作成本,常会使用热集成和物料再循环的方法。尽管这两种方法可以显著降低工厂的固定投资和操作费用,但是它们都不可避免地增加了单元装置之间的关联作用,并且降低了控制的自由度

整厂控制是为关联严重的大量单元装置而进行的控制系统设计。装置的关联所引起的控制问题使得整厂控制与单个装置的控制问题相比呈现了很多新的问题。

c、过程辨识[5]

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