多变量预估控制技术在丙烯分馏塔中的应用.docx

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1、多变量预估控制技术在丙烯分馏塔中的应用多变量预估控制技术在丙烯分馏塔中的应用吴会洋罗真导语：介绍了多变量预估控制技术在气体分馏装置丙烯分馏塔先进控制中的应用，对预测控制技术的选择、先进控制系统方案设计、主要变量选择、约束条件、控制器原理进展了具体分析研究，评估了多变量预估控制技术在工业应用中的应用效果和产生的经济效益摘要：介绍了多变量预估控制技术在气体分馏装置丙烯分馏塔先进控制中的应用，对预测控制技术的选择、先进控制系统方案设计、主要变量选择、约束条件、控制器原理进展了具体分析研究，评估了多变量预估控制技术在工业应用中的应用效果和产生的经济效益。关键词:丙烯分馏；多变量预估控制；变量选择；先进

2、控制技术引言目前石油化学工业正飞速开展，炼厂气的利用价值越来越受到人们的重视。其中，丙烯、丙烷馏分是消费高附加值化工产品的重要原料。近几年，随着经济的快速增长，聚丙烯工业得到的长足的开展，因此，市场对丙烯原料的需求量日益增长。在炼厂中，丙烯产品主要;于气体分馏装置对催化裂化液化气的别离，但随着工业消费技术的不断开展，对控制系统的要求也在不断进步，对于大时间滞后、多变量耦合的复杂控制对象以及质量平稳卡边等的控制要求，常规PID控制技术很难知足，而先进控制技术的不断涌现解决了工业经过中上述控制问题。因此对炼油厂而言，在气体分馏装置上进一步优化操纵，保证平稳运行，促进节能降耗，实现质量控制，对进步炼

3、厂的经济效益增加炼厂的竞争力有非常重要的意义。根据丙烯分馏塔的工艺特点，中国石油独山子石化公司炼油厂气体分馏装置先进控制系统采用多变量预估控制技术对丙烯分馏塔的塔底温度，塔底丙烷浓度，丙烯分馏塔的塔顶温度及回流罐液位，塔顶精丙烯预侧线粗丙烯的浓度和回流比，丙烯分馏塔回流罐液位速率，丙烯分馏塔回流比，丙烷浓度，精丙烯浓度，侧线粗丙烯浓度等进展了先进控制，目的是进步装置运行的平稳性，实现产品质量及其它不可测变量的实时在线计算，到达指导操纵和闭环控制的要求，实现产品质量卡边控制，进步高价值产品收率。1.预测控制技术的选择控制技术是近年来开展起来的一类新型计算机控制算法。这种控制算法和以状态空间法为代

4、表的当代控制理论设计方法有着明显的不同，它不需要被控对象的准确的数学模型，利用数字计算机的计算才能实行在线的滚动优化计算，进而获得好的综合控制效果1。采用非参数模型的预测控制算法典型的有模型算法控制MAC和动态矩阵控制DMC等，其根本特征有：建立预测模型方便，采用滚动优化策略，采用模型误差反应校正；另一类预测控制算法是基于离散参数预测模型的，其中代表性的是广义预测控制GPC和广义预测极点配置控制GPP，这类算法仍然保存了基于非参数模型的MAC和DMC等预测控制算法的预测模型、滚动优化和反应校正的三个根本特征，只是这里采用的预测模型是具有一定构造和参数的离散受控自回归积分滑动平均模型CARIMA

5、或者受控自回归滑动平均模型CARMA2。目前业界普遍采用的是以阶跃测试数据辨识的输入输出模型为根底的控制算法MAC、DMC、GPC等，此种技术的特点是需要对消费装置进展扰动测试，在根据测试数据辨识出描绘经过输入输出信息的黑箱模型，建立黑箱模型不需要对详细消费经过的物理化学机理有较深化的理解，因此对先进控制工程施行人员的要求相对较低，便于工程化和技术推广。但是黑箱模型比拟简单，只描绘经过的输入输出信息，一般只适用于稳定对象，并且基于数据辨识的数学模型适应消费变化的才能相对较弱，由于经常的装置改造或者消费方案的变化而使投用率下降。石油大学袁璞教授多年致力于模型预估控制算法的研究和实际工程应用，通过

6、对模型描绘和预估控制算法的输入研究，提醒了模型预估控制算法的构造统一性，以及多值预估控制算法和单值预估控制算法3在模型准确时的统一性，进而提出了适用于各种数学模型描绘的通用预估控制算法UPCUnifiedPredictiveControl4，并以此开发了适用于工程实际应用的变构造多变量通用模型预估协调控制器VSUPCC，VariedStructureUnifiedPredictiveCoordinatedController5。为了更好的适应消费变化、克制测试模型技术存在的缺乏，VSUPCC采用以机理分析为根底的状态空间模型，通过机理分析所得的动态模型更能反映消费经过的物理化学原理，轻易外推、

7、适应消费变化的才能强、控制器的鲁棒性强，由于不需要阶跃测试，建立模型期间对消费没有干扰。采用状态空间模型的好处是除了能描绘消费经过的输入输出信息外，还能描绘经过的中间状态变量，进而可以尽可能的利用可测状态变量实现状态反应，进一步进步系统的鲁棒性和抗可测、不可测干扰才能。VSUPCC控制技术结合基于机理动态模型的重要不可测变量的在线实时观测技术软仪表，经过不断研究、开发和理论，已经形成了一整套经过先进控制解决方案PACROS，ProcessAdvancedControlandReal-TimeOptimizationSolution。本文采用以通用预估算法UPC建立起来的变构造多变量通用模型预估协调控制器VSUPCC对气体分馏装置丙烯分馏塔进展先进控制。