精馏过程的控制系统设计-开题报告

开题报告书
精馏过程的控制系统设计题目
拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析
研究方法：
前期查阅资料了解本次设计的目的及意义，并充分了解精馏过程的静态特性及动态特性。

根据已有资料和工程经验，确定主控制变量和辅助控制变量。

然后分析系统各变量的耦合关系，通过控制相关变量达到控制要求。

最后利用内模控制算法建立精馏控制系统并搭建Simulink仿真模型进行验证。

技术路线
精馏是一个多变量、强耦合、难以建立精确的数学模型的过程。

选取塔顶的温度和塔底的温度为被控变量。

对于塔顶温度选取塔顶的回流量作为操纵变量；对于塔底的温度选取塔底再沸器的蒸汽流量作为操纵变量。

二者均采用串级控制的方案；串级控制的主控制器采用内模控制的算法，由于副回路包括的扰动主要为反应快速的流量扰动，故仅采用简单的PI控制即可。

塔顶与塔底的温度存在着强耦合，故还需要对两个控制变量进行解耦。

控制系统方框图如下，
其中R1为塔顶回流量R2为塔底再沸器的蒸汽流量；G C11G C21 G C12 G C22 为内模解耦控制器，G C1 G C2为副控制器，G P1 G P2为流量模型,G P11 G P21 G P12 G P22为实际温度模型, G m11
G m21 G m12 G m22内部对象模型，Y1 Y2为塔顶和塔底的温度的输出值。

实验方案及可行性分析
运用MATLAB中的Simulink模块构建系统模型，对系统进行调试和仿真。

本设计利用抗扰特性优良的串级控制和可以克服时间滞后的内模控制的控制策略构成多回路的系统。

此种控制方法可以用于非线性、时变的系统，克服多种扰动，并且易于实现，可行性高。