二输入二输出聚合反应器的解耦控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及过程控制的多变量系统自动控制技术领域，具体涉及一种针对二输入 二输出聚合反应器的解耦控制系统。
【背景技术】
[0002] 随着石油化工工业的蓬勃发展，石油化工为化学工业所提供的丰富原料，绝大部 分用来生产聚合物。聚合反应是由单体合成聚合物的反应过程。20世纪40年代以来，聚合 物生产发展迅速，聚合反应的过程控制问题也越来越引起人们的重视。完成聚合反应过程 的设备称为聚合反应器，如图1所示的聚合反应器模型是一种常见的聚合反应设备。聚合 反应各控制变量之间耦合严重，控制难度较大，虽然近年来许多多变量系统解耦控制方法 被提出，但大多集中式控制器设计过程复杂，计算过程对理论水平要求较高，不易于生产过 程现场控制工程师的理解和使用，造成许多多变量系统控制方法只限于理论研宄，脱离实 际工程应用。
【发明内容】
[0003] 有鉴于此，本发明设计了一种针对二输入二输出聚合反应器的解耦控制系统，简 化了多变量化工反应过程控制系统设计方法，方便现场工程师的应用。
[0004] 根据本发明的一种实施方式，二输入二输出聚合反应器解耦控制系统，包括：
[0005] 数据输入模块，用于收集被控对象的数据以备辨识使用；
[0006] 系统辨识模块，用于根据所需辨识的二输入二输出聚合反应器的输入和输出数 据，辨识出聚合反应器的传递函数；
[0007] 解耦控制模块，根据辨识单元辨识出的传递函数，采用分步法设计出集中式控制 器；
[0008] 控制器输出模块，用于将解耦控制模块中针对二输入二输出聚合反应器设计的集 中式控制器输出。
[0009] -种二输入二输出聚合反应器的解耦控制系统，其特征在于，包括：
[0010] 数据输入模块，用于采集和存储辨识二输入二输出聚合反应器所需的输入和输出 数据；
[0011] 系统辨识模块，用于根据数据输入模块提供的输入和输出数据，辨识出二输入二 输出聚合反应器的传递函数模型；
[0012] 解耦控制模块，用于根据辨识模块辨识出的传递函数，设计出控制聚合反应器所 需的集中式控制器的控制参数；
[0013] 控制器输出模块，用于将解耦控制模块中所设计的集中式控制器输出。
[0014] 进一步，所述解耦控制系统目标对象为二输入二输出聚合反应器，
[0015] 其模型为2输入2输出的模型，所述聚合反应器模型的传递函数为：
【主权项】
1. 一种二输入二输出聚合反应器的解禪控制系统，其特征在于，包括： 数据输入模块，用于采集和存储辨识二输入二输出聚合反应器所需的输入和输出数 据； 系统辨识模块，用于根据数据输入模块提供的输入和输出数据，辨识出二输入二输出 聚合反应器的传递函数模型； 解禪控制模块，用于根据辨识模块辨识出的传递函数，设计出控制聚合反应器所需的 集中式控制器的控制参数； 控制器输出模块，用于将解禪控制模块中所设计的集中式控制器输出。
2. 如权利要求1所述的解禪控制系统，其特征在于，所述解禪控制系统目标对象为二 输入二输出聚合反应器，其模型为2输入2输出的模型，所述聚合反应器模型的传递函数 为：
其中，
为G(s)第j个输入对第i个输出的传递函数，kpu为比例放 大系数，T。为一阶惯性时间常数，LU为第j个输入对 第i个输出的滞后时间，i= 1，2,j= 1，2,S为拉普拉斯算子。
3. 如权利要求1所述的解禪控制系统，其特征在于，所述解禪控制模块所设计控制器 为集中式控制器形式
且集中式控制器采用主对角线控制器和副对角线控制器分步设计方法，即针对二输入 二输出聚合反应器模型，首先计算其单回路等效模型，根据所述等效模型设计集中式控制 器中的主对角线控制器G。。和Gt22,然后依据得到的主对角线控制器和二输入二输出聚合反 应器模型，得出集中式控制器中的副对角线控制器G。。和6。21，从而得到完整的集中式控制 器。
4. 如权利要求3所述的解禪控制系统，其特征在于，所述解禪控制模块所含集中 式控制器：主对角线控制器为针对二输入二输出聚合反应器等效模型设计的PI控制器
其中i= 1，2，町。(3)，6。22(3)为主对角线控制器，Kii，K22分别为主对 角线控制器Geu(S)，Gc22 (S)的比例控制系数，Tpii，Tp22分别为主对角线控制器Geii(S)，(S) 的积分时间常数；副对角线控制器Gti2(s)，Gt2i(s)形式为PID控制器串联一阶滞后一-超 前滤波器的形式
痒中i= 1，2,j= 1，2且i声j，Ki2,馬1 分别为副对角线控制器町12(3)，町21(3)的比例控制系数，Tpi2，Tp2i分别为副对角线控制器 町12(3)，6。1(3)的积分时间常数，1312，了321分别为副对角线控制器6。12(3)，6。1(3)的微分时 间常数，TieW12,Tiwi2jleW21，了1。,21为副对角线控制器G(S)，G,21 (S)的滤波器常数，且其控制
【专利摘要】本发明公开了一种二输入二输出聚合反应器的解耦控制系统，集成了数据输入模块、系统辨识模块、解耦控制模块和控制器输出模块。系统包括：数据输入模块，用于收集被控对象的数据以备辨识使用；系统辨识模块，用于根据数据输入模块提供的输入和输出数据，辨识出二输入二输出聚合反应器的传递函数模型；解耦控制模块，根据辨识模块辨识出的传递函数，采用主对角线和副对角线控制器分步设计的方法进而得出完整的集中式控制器；控制器输出模块，用于将解耦控制模块中针对二输入二输出聚合反应器设计的集中式控制器输出。本系统结构简单，设计过程简便，便于控制工程师理解和应用，明显改善二输入二输出聚合反应器的控制性能和控制器的耐用性。
【IPC分类】G05B13-04
【公开号】CN104793496
【申请号】CN201510179623
【发明人】靳其兵, 王晓红, 王元飞, 王琪
【申请人】北京化工大学
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月16日