專(zhuān)利名稱(chēng)：基于雙層遞階結(jié)構(gòu)的聚丙烯生產(chǎn)過(guò)程牌號(hào)切換控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聚丙烯工業(yè)過(guò)程牌號(hào)切換領(lǐng)域，特別地，涉及一種基于雙層遞階結(jié)構(gòu)的聚丙烯生產(chǎn)過(guò)程牌號(hào)切換控制方法。
背景技術(shù)：
聚丙烯產(chǎn)品種類(lèi)繁多，為了滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，同時(shí)獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益，聚丙烯生產(chǎn)廠家常常采取靈活的生產(chǎn)模式安排生產(chǎn)，因此，聚合裝置需要根據(jù)不同的聚合工藝條件頻繁地切換牌號(hào)。在實(shí)際牌號(hào)切換過(guò)程中，經(jīng)過(guò)離線切換軌跡優(yōu)化的方法能給現(xiàn)場(chǎng)工程師和操作工帶來(lái)較好的指導(dǎo)作用，到目前為止已經(jīng)有了許多成功的應(yīng)用案例。但由于實(shí)際過(guò)程運(yùn)行復(fù)雜，工況變化等不確定因素和過(guò)程擾動(dòng)的存在，實(shí)際操作軌跡與按模型所求得的最優(yōu)操作軌跡可能有較大偏差，從而會(huì)導(dǎo)致開(kāi)環(huán)控制的效果明顯減弱，甚至可能會(huì)誤導(dǎo)操作人員，因此，如何實(shí)現(xiàn)聚丙烯生產(chǎn)牌號(hào)切換閉環(huán)控制，并提高最優(yōu)軌跡的在線跟蹤精度，同時(shí)設(shè)計(jì)優(yōu)化和控制的結(jié)構(gòu)使其具有可操作性是必須考慮的問(wèn)題。在化工過(guò)程結(jié)合動(dòng)態(tài)優(yōu)化和過(guò)程控制有幾種常用的分層遞階結(jié)構(gòu)。第一種是雙層遞階結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)實(shí)時(shí)優(yōu)化，這種兩層RTO體系結(jié)構(gòu)已經(jīng)被成功地應(yīng)用于大型復(fù)雜的化學(xué)和石化工業(yè)。然而，這種結(jié)構(gòu)存在一些缺點(diǎn)，例如，由于不確定性的存在和頻繁的外部干擾，裝置運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)最佳工作點(diǎn)經(jīng)常發(fā)生轉(zhuǎn)移，同時(shí)實(shí)際操作時(shí)一些裝置無(wú)法運(yùn)行在一個(gè)穩(wěn)態(tài)模式，從而導(dǎo)致上層優(yōu)化結(jié)果無(wú)法適用于下層MPC實(shí)時(shí)控制。因此，有關(guān)學(xué)者將這種RTO架構(gòu)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化問(wèn)題整合成單一的動(dòng)態(tài)優(yōu)化問(wèn)題(動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)優(yōu)化-DRT0)。但是，單層的方法對(duì)于復(fù)雜的非線性問(wèn)題，缺乏可靠且高效的求解方法，容易產(chǎn)生安全性和可靠性問(wèn)題，且缺乏可移植性，到目前為止，單層DRTO方法較少有成功的工業(yè)應(yīng)用。因此，有學(xué)者嘗試在單層的DRTO方法求解方案和效率上取得突破。如，在采樣時(shí)間內(nèi)的迭代收斂過(guò)程中，利用參數(shù)的敏感性提供快速的更新。不過(guò)這種方法僅基于假設(shè)在一個(gè)采樣時(shí)間里獲得全局最優(yōu)解。與單層DRTO類(lèi)似思想的另一種方法，即雙層DRTO策略，其上下層控制器工作在不同的時(shí)間尺度，這種體系結(jié)構(gòu)可以處理不同類(lèi)型動(dòng)態(tài)和不確定性，不過(guò)迄今大多數(shù)文獻(xiàn)沒(méi)有考慮在線軌跡偏差檢測(cè)和更新機(jī)制，且這種體系結(jié)構(gòu)并沒(méi)有應(yīng)用到聚丙烯生產(chǎn)過(guò)程牌號(hào)切換控制領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服已有方法的不足，提供一種基于雙層遞階結(jié)構(gòu)的聚丙烯生產(chǎn)過(guò)程牌號(hào)切換控制方法。本發(fā)明的技術(shù)解決方案為:在雙層遞階結(jié)構(gòu)下結(jié)合聚丙烯牌號(hào)切換軌跡動(dòng)態(tài)優(yōu)化和軌跡跟蹤預(yù)測(cè)控制設(shè)計(jì)了聚丙烯生產(chǎn)過(guò)程牌號(hào)切換控制策略，其中切換軌跡動(dòng)態(tài)優(yōu)化采用控制向量參數(shù)化方法，而軌跡跟蹤控制器采用模型預(yù)測(cè)控制器對(duì)過(guò)程實(shí)現(xiàn)快速跟蹤控制，同時(shí)引入滑窗技術(shù)和偏差檢測(cè)以便在線更新最優(yōu)軌跡。具體步驟如下:(I)確定產(chǎn)品牌號(hào)切換配方。由聚丙烯生產(chǎn)企業(yè)根據(jù)市場(chǎng)需求的調(diào)度計(jì)劃，確定待切換的產(chǎn)品牌號(hào)，給出質(zhì)量指標(biāo)目標(biāo)牌號(hào)區(qū)域和上下界約束，以及操作變量操作范圍約束，同時(shí)給定雙環(huán)管聚丙烯動(dòng)態(tài)機(jī)理數(shù)學(xué)模型和各初始狀態(tài)；(2)在保證聚丙烯裝置平穩(wěn)安全運(yùn)行的前提下，實(shí)現(xiàn)牌號(hào)切換過(guò)程所用時(shí)間最短和過(guò)渡料最少，建立聚丙烯牌號(hào)切換過(guò)程上層軌跡優(yōu)化模型，并用控制向量參數(shù)化方法求解動(dòng)態(tài)優(yōu)化問(wèn)題。
權(quán)利要求
1.基于雙層遞階結(jié)構(gòu)的聚丙烯生產(chǎn)過(guò)程牌號(hào)切換控制方法，其特征在于該方法包括以下步驟: 步驟(I)確定產(chǎn)品牌號(hào)切換配方； 由聚丙烯生產(chǎn)企業(yè)根據(jù)市場(chǎng)需求的調(diào)度計(jì)劃，確定待切換的產(chǎn)品牌號(hào)，給出質(zhì)量指標(biāo)目標(biāo)牌號(hào)區(qū)域和上下界約束，以及操作變量操作范圍約束，同時(shí)給定聚丙烯動(dòng)態(tài)機(jī)理數(shù)學(xué)模型和各變量初始狀態(tài)； 步驟(2)建立聚丙烯牌號(hào)切換過(guò)程上層軌跡優(yōu)化模型 H，并用控制向量參數(shù)化方法求解該動(dòng)態(tài)優(yōu)化問(wèn)題；
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于雙層遞階結(jié)構(gòu)的聚丙烯生產(chǎn)過(guò)程牌號(hào)切換控制方法。本發(fā)明包括上層聚丙烯牌號(hào)切換軌跡動(dòng)態(tài)優(yōu)化、下層軌跡跟蹤預(yù)測(cè)控制及軌跡偏差檢測(cè)與在線更新機(jī)制。本發(fā)明在雙層遞階結(jié)構(gòu)下結(jié)合聚丙烯牌號(hào)切換軌跡動(dòng)態(tài)優(yōu)化和軌跡跟蹤預(yù)測(cè)控制設(shè)計(jì)了聚丙烯生產(chǎn)牌號(hào)切換控制策略，其中切換軌跡動(dòng)態(tài)優(yōu)化采用控制向量參數(shù)化方法，而軌跡跟蹤控制器采用模型預(yù)測(cè)控制器對(duì)過(guò)程實(shí)現(xiàn)快速跟蹤控制，同時(shí)引入偏差檢測(cè)機(jī)制以便在線更新最優(yōu)軌跡。本發(fā)明可以克服聚丙烯生產(chǎn)牌號(hào)切換過(guò)程中的不確定因素和擾動(dòng)影響，實(shí)現(xiàn)牌號(hào)切換閉環(huán)控制，并提高最優(yōu)軌跡的在線跟蹤精度，從而節(jié)約聚丙烯牌號(hào)切換過(guò)程的經(jīng)濟(jì)成本，提升企業(yè)綜合效益。
文檔編號(hào)G05B13/04GK103176408SQ201310046220
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月1日
發(fā)明者婁海川, 謝磊, 蘇宏業(yè), 古勇, 孫培, 榮岡 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)