1、熔融指数仪软测量建模
熔融指数仪的机理建模通常从机理出发,建立聚合物的分子质量和其黏度的关系。由于聚合反应机理比较复杂,在考虑反应单体及氢气的浓度比等参数同时,将宏观反应热Hr替换聚合反应温度。考虑到对聚合速率的影响,本文采用以下熔融指数混合模型:
其中MIi为环管反应器内熔融指数瞬时值,a0~a3为待辨识系数,CH2 /CM为氢气与丙烯量浓度比,Cp/CM为催化剂与丙烯量浓度比,Hr为宏观反应热。由于*环管与第二环管的熔融指数具有一定的关系,在实际的生产中,只对第二反应管的熔融指数进行离线分析。故采用文献的双环管混合模型:
其中MIi.为第二环管反应器出口熔融指数瞬时值,b0~b5为待辨识系数。(CH2/CM)i,(i=l,2)为第i个环管内氢气与丙烯量浓度比,(Cp/CM),(i=l.2)为第i个环管内催化剂与丙烯量浓度比,Hr为宏观反应热。
根据工艺流程,为得到稳定的熔融指数,对第二环管反应器的氢气浓度进行调节。氢气浓度变化导致瞬时熔融指数的对数即In(MIi)发生变化,zui后使累积熔融指数仪发生改变。
将这个H模型作为预测控制的预测模型。累计熔融指数差分方程作为动态线性部分,式(2)作为静态非线性部分。通过设计H模型的预测控制器实现对牌号切换过程的闭环预洌控制。
2、基于软测量模型的预测控制
针对有动态线性和静态非线性两部分的熔融指数模型,在其转化为Hammerstein模型后,借助于预测控制两步走思想,对其实现预测控制。熔融指数模型的动态线性部分,可以设计出基于非线性H模型广义预测控制算法,从而先求得输出预测控制所需的中间控制变量;再利用中间控制变量,通过静态非线性模型求解实际控制变量。
针对其中的线性部分设计广义预测控制,预测控制系统结构如图1所示。
从图2中可以看出,在牌号由A切换到B时,本文中提出的基于软测量Hammerstein模型的广义预测控制算法,能够良好地跟踪设定值曲线,控制过程平稳。基于Hammerstein模型的广义预测控制比NMPC算法控制调节时间短,响应迅速,输出过程超调量小。
3、结论与认识
以聚丙烯熔融指数的号牌切换为研究背景,选择了速度快外推性能好的机理模型作为熔融指数的软测量模型,根据熔融指数的累积特性,提出了累计熔融指数模型,并且与熔融指数模型一同以Hammerstein模型的形式作为预测控制的预测模型。针对多输入单输出的Hammerstein系统,采用两步法求解预测控制的*控制规律。实现聚合反应器熔融指数的预测控制。zui后在聚丙烯牌号切换过程的控制仿真中,表现出跟踪性能好,牌号切换过程迅速等优点;验证了模型和算法的有效性和实用性。本文控制方法与其他控制算法相比,不仅缩短了切换时间,控制过程也较为平稳。在提高产品质量,增加物料利用率,减少废料的产出,节约能源等方面,对聚丙烯的工业生产有着重要的指导意义。 http://www.biaozhuo17.com/ancimy-SonList-943676/