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基于Hammerstein模型的双环管聚丙烯装置牌号切换控制研究

作　者: 陈俊杰
导　师: 俞立
学　校: 浙江工业大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 聚丙烯 牌号切换 Hammerstein模型 H_∞控制 鲁棒控制 稳定性
分类号: TQ325.14
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


随着国民经济的发展,人们对聚丙烯树脂产品的要求越来越高,不仅数量上需求激增,而且在产品的多样化方面也提出了更高的要求。为了满足市场需求,生产聚丙烯树脂的公司不得不生产不同牌号的聚合物,这就导致牌号切换越来越频繁,而每次切换都伴随着大量的时间损失和过渡料损失,缺乏有效的工艺操作的控制方法是重要原因之一,因而研究牌号切换过程中的控制方法具有极其重要的理论价值和经济意义。为减少切换过程的时间,从而减少过渡料的产生,提高经济效益,本文在查阅较多国内外相关文献的基础之上,对聚丙烯牌号切换的控制算法进行了研究,其中的关键点是:1、采用何种模型来处理聚丙烯双环管牌号切换过程的非线性特性,以提高控制算法的可行性;2、采用何种合适的控制方法来处理模型参数的不确定性和外界扰动,以提高算法的精确度。3、与此同时,采用何种方法来获得闭环系统的稳定条件。本文的研究基础和取得的结果如下:1、介绍了聚丙烯牌号切换的概念和研究意义,并介绍了国内外聚丙烯工业生产的研究现状;指明牌号切换过程的研究所存在的控制问题,并提出了本文所采用的解决方法。2、从聚丙烯生产过程的工艺特点出发,以Spheripol工艺流程为例,对丙烯聚合反应机理作了简要介绍,并对聚丙烯牌号切换的物性指数模型做了简要的介绍。3、对Hammerstein模型作了简要介绍,然后以Hammerstein模型为基础分别给出了名义无扰动系统、具有扰动的系统和同时具有扰动以及模型参数不确定性的系统的控制器的设计方法,进而结合LMI技术和Lyapunov稳定性理论分别得到了闭环系统稳定的充分条件。4、通过分别把基于LMI的约束Hammerstein模型最优控制算法,约束Hammerstein模型H_∞控制算法和约束不确定Hammerstein模型鲁棒H_∞制算法分别应用于聚丙烯牌号切换生产控制过程,仿真结果验证了理论结果的有效性。因此,本文的研究成果可以为企业创造较大的经济价值。5、最后对本文研究工作进行了总结,并提出了所设计的控制算法的不足之处和改进方向。

全文目录


摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第1章 绪论  11-17
  1.1 引言  11
  1.2 国内外聚丙烯工业概述  11-13
    1.2.1 国外聚丙烯工业生产研究现状  11-12
    1.2.2 我国聚丙烯工业生产研究现状  12-13
  1.3 牌号切换控制方法研究  13-17
    1.3.1 背发及意义  13-14
    1.3.2 牌号切换控制目标  14
    1.3.3 本文的牌号切换控制方法  14-17
第2章 聚丙烯生产工艺简介及牌号切换建模  17-24
  2.1 均聚反应机理  17-18
  2.2 聚丙烯的生产工艺与装置  18-21
    2.2.1 聚丙烯的工业发展  18
    2.2.2 生产工艺与装置  18-20
    2.2.3 工艺流程叙述  20-21
  2.3 聚丙烯产品性能指标及影响因素  21-22
  2.4 熔融指数模型  22-24
第3章 基于Hammerstein模型的控制器设计  24-46
  3.1 HammerStein模型  24
  3.2 基于LMI的约束Hammerstein模型最优控制器设计  24-28
    3.2.1 系统描述  25
    3.2.2 最优控制器设计  25-26
    3.2.3 稳定性分析  26-28
  3.3 约束Hammerstein模型H_∞控制器设计  28-34
    3.3.1 系统描述  28-29
    3.3.2 H_∞控制器设计  29
    3.3.3 稳定性分析  29-34
  3.4 约束不确定Hammerstein模型鲁棒H_∞控制器设计  34-46
    3.4.1 系统描述  34-36
    3.4.2 鲁棒H_∞控制器设计  36
    3.4.3 稳定性分析  36-46
第4章 聚丙烯牌号切换控制仿真研究  46-66
  4.1 引言  46
  4.2 基于LMI的约束Hammerstein系统最优控制仿真  46-52
    4.2.1 基于LMI的约束Hammerstein系统最优控制算法的实现  47
    4.2.2 计算结果及讨论  47-52
  4.3 约束Hammerstein系统的H_∞控制仿真  52-57
    4.3.1 约束Hammerstein系统的H_∞控制算法的实现  53
    4.3.2 计算结果及讨论  53-57
  4.4 约束不确定Hammerstein系统的鲁棒H_∞控制仿真  57-64
    4.4.1 约束不确定Hammerstein系统鲁棒H_∞控制算法的实现  58-59
    4.4.2 计算结果及讨论  59-64
  4.5 结论  64-66
第5章 总结与展望  66-68
  5.1 研究工作总结  66-67
  5.2 展望  67-68
参考文献  68-71
致谢  71-72
攻读学位期间参加的科研项目和成果  72

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 合成树脂与塑料工业 > 聚合类树脂及塑料 > 聚烯烃类及塑料 > 聚丙烯
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