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间歇反应釜温度建模与状态估计方法研究

作　者: 刘小冉
导　师: 李琦
学　校: 大连理工大学
专　业: 控制工程
关键词: 间歇反应釜聚合反应机理建模最小二乘法强跟踪滤波
分类号: TQ052
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

间歇反应釜广泛用于精细化学品、生物化学品、药品和食品等生产量少、附加值高的产品生产行业中。在当今竞争激烈的市场中,保证一致的高品质产品、提高批量操作的性能是一种必然趋势。温度控制在间歇聚合反应过程中至关重要,产品产量多少和质量的好坏取决于反应过程温度控制的准确程度。为了优化系统的运作,达到最佳的控制性能,一个准确的间歇反应釜温度模型是不可缺少的。首先,本文分析了间歇反应釜装置、聚合反应工艺流程和间歇反应釜系统体系结构。其次,根据间歇聚合反应特点和反应釜温度建模的难点确定了温度建模方法。间歇反应釜温度模型建立在聚合反应过程机理分析基础上。根据传热学中传热、散热和热量平衡原理,分别建立了间歇反应釜预热升温阶段、恒温反应阶段、冷却回收阶段温度模型。预热阶段运用分布式建模方法建立了釜温和加热棒加热功率的关系模型,并根据传热学中的热路分析得出反应釜传热系数的精确值；恒温阶段建立釜温和冷却水流量的关系模型,模型参数估计通过利用阶跃响应,复合辛普森算法对输出多次积分以及最小二乘法来实现；降温阶段利用传热、散热原理建模,并对热量损失进行精确计算。三个模型的精度验证通过实验法实现,仿真结果表明模型误差均在允许误差范围内。最后,在此基础上,运用强跟踪滤波算法对恒温阶段模型进行状态估计,实验结果表明,该算法能对实际系统保持状态跟踪。

间歇反应釜温度建模与状态估计方法研究

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