稀土萃取分离过程组分含量区间控制方法

针对稀土萃取过程出口产品的组分含量可以在一定区间范围浮动的要求,提出了一种基于广义预测控制的稀土萃取过程组分含量区间控制方法。首先基于萃取分离过程数据辨识建立组分含量回声状态神经网络(echo state network,ESN)模型;然后针对稀土萃取过程中不同运行工况,采用改进的广义预测控制算法设计组分含量预测控制器,将系统的输出约束纳入求解控制律的优化问题中,使预测控制针对组分含量输出在不同的区域范围采用不同的控制强度,从而实现区间控制同时保证两端出口产品的纯度,最后基于Ce Pr/Nd(铈镨/钕)萃取过程数据的仿真试验验证了该方法的有效性。     

基于ANFIS模型的Pr/Nd萃取过程预测控制

针对稀土萃取过程自动化程度低、经验控制误差大、手动调节效率不高的问题,建立了萃取过程ANFIS模型,实现了各控制流量的自动调节。考虑稀土萃取过程非线性和动态特性,采用自适应神经模糊推理系统(ANFIS)对Pr/Nd萃取过程进行描述,在保证高精度的组分含量预测输出基础上,运用广义预测控制方法(GPC)实现各控制流量的优化控制;最后,基于Pr/Nd萃取过程动态数据进行仿真实验。通过与传统PID方法的实验对比,表明了本文方法的有效性。     

单光照条件变化的镨/钕元素组分含量软测量

针对镨/钕稀土萃取工业生产现场光照条件变化导致具有颜色特征的镨/钕组分含量难以准确检测的问题，提出了一种基于单光照条件变化的组分含量软测量方法。首先，采用参数优化的Grey Edge算法，将不同光照条件下的稀土溶液图像校正到标准光照下；然后，以镨/钕溶液图像HSI颜色空间中的H、S、I分量一阶矩为模型的输入变量，利用加权最小二乘支持向量机（WLSSVM）建立组分含量软测量模型；最后采用工业数据对所提方法进行仿真实验，结果表明所提方法在不同光照条件下均能满足稀土萃取过程组分含量检测的准确度和快速性要求。     

镨/钕萃取过程组分含量多RBF模型预测

针对具有特征颜色的镨/钕(Pr/Nd)萃取过程中元素组分含量难以快速准确检测的问题,提出了一种基于多RBF神经网络模型的组分含量建模及其自适应校正方法。通过选择Pr/Nd溶液图像特征H、S分量一阶矩为模型的输入变量,采用减法聚类对样本数据进行分类并建立相应的子模型;当萃取运行环境或对象特性发生变化导致模型精度不够时,根据模型参数调整策略自动调整各子模型的网络结构和参数,实现元素组分含量的准确预测。针对某Pr/Nd生产过程实际数据实验对比,结果表明本文方法能够满足稀土萃取过程元素组分含量检测的高准确度和快速性要求。     

单光照条件变化的镨/钕元素组分含量软测量

针对镨/钕稀土萃取工业生产现场光照条件变化导致具有颜色特征的镨/钕组分含量难以准确检测的问题,提出了一种基于单光照条件变化的组分含量软测量方法。首先,采用参数优化的Grey Edge算法,将不同光照条件下的稀土溶液图像校正到标准光照下;然后,以镨/钕溶液图像HSI颜色空间中的H、S、I分量一阶矩为模型的输入变量,利用加权最小二乘支持向量机(WLSSVM)建立组分含量软测量模型;最后采用工业数据对所提方法进行仿真实验,结果表明所提方法在不同光照条件下均能满足稀土萃取过程组分含量检测的准确度和快速性要求。     

基于预测的纸浆洗涤过程优化与控制

提出了基于预测的洗涤过程优化与控制一体化策略方法，该方法的控制级策略采用递推广义预测自校正控制器（ＲＧＰＣ）减少了现有广义预测控制（ＧＰＣ）算法在线计算量，同时采用多步预测信息的优化级目标函数，提高了优化策略的鲁棒性。     

基于分离系数校正的稀土萃取流程模拟

由于基于稀土萃取机理的流程仿真模型没有考虑萃取槽的萃取效率,导致模型输出的各级组分含量难以符合工业实际工况,为此,本文将机理模型与数据驱动的方法相结合,建立基于分离系数校正的稀土萃取流程模拟。首先,在相对分离系数的稀土萃取流程机理模型的基础上,引入分离系数校正值,实现对稀土萃取机理模型的扩充;其次,运用数据驱动方法,利用斐波那契树优化算法对各级校正值进行优化求解,并使用MATLAB GUI,开发稀土萃取流程模拟系统;最后,结合工业现场实际数据,验证本文流程模拟在工况改变时的动态性能,结果表明本文所建流程模拟符合稀土萃取流程实际工况。     

约束控制偏差处理及其在精馏塔预测控制中的应用

针对约束控制中输出偏差处理方法，一改过去约束区间内输出偏差为0、区间外为e=yap-y的简单处理方法，提出的新方法可以避免在约束边界上跳变（偏差函数连续）、保证测量值尽量往中心给定值靠近。所提偏差处理方法用于精馏塔多变量预测控制的仿真实验，显示出该方法的重要性和对控制结果的影响。输出偏差处理方法已成功应用于乙烯精馏塔多变量预测控制的工程实践中。     

基于滑模的多变量广义预测解耦控制

针对多变量控制系统的耦合问题,将广义预测控制和滑模控制结合起来,提出一种基于滑模的多变量广义预测解耦控制方法.首先把m个输入n个输出的多变量耦合系统分解成m个输入单个输出子系统,再通过对子系统输出预测得到滑模切换函数值,求解开环优化求得控制律,最后通过仿真实验表明,该控制方法对多变量耦合系统的控制是正确有效的.     

对角CARIMA模型抗扰约束广义预测控制

针对存在输入和输入增量约束的多变量系统,提出了一种基于变权重的对角CARIMA模型抗扰动约束广义预测控制算法。根据对角CARIMA模型中的A和C矩阵为对角形式的特点,将多输入多输出系统分解为多个多输入单输出系统进行预测和控制,简化了控制器的设计,降低了变量之间的耦合性。根据模型预测值与参考轨迹之间的偏差实时调整目标函数中各输出跟踪误差的权重,达到抑制由耦合而造成回路之间扰动的目的。权重调整的基本原则是,每个输出的预测值跟踪参考轨迹的权重由其他输出在同时刻偏离其参考轨迹的误差平方加权和构成。当某个输出偏离其目标值时,其他输出的控制作用相对增强,避免输出之间的相互扰动,达到抑制扰动的目的。同时,分析了系统输入和输入增量约束的表达形式。利用多变量广义预测控制（MGPC）以及提出的扰动抑制方法,分别对Shell重油分馏问题进行了仿真实验,仿真结果验证了算法的有效性。     

Soft measurement for component content based on adaptive model of Pr/Nd color features

Formeasurement of component content in the extraction and separation process of praseodymium/neodymium (Pr/Nd), a softmeasurement method was proposed based on modeling of ion color features,which is suitable for fast estimation of component content in production field. Feature analysis on images of the solution is conducted, which are captured from Pr/Nd extraction/separation field. H/S components in the HSI color space are selected as model inputs, so as to establish the least squares support vector machine (LSSVM) model for Nd (Pr) content, while the model parameters are determined with the GA algorithm. To improve the adaptability of the model, the adaptive iteration algorithmis used to correct parameters of the LSSVMmodel, on the basis of model correction strategy and new sample data. Using the field data collected from rare earth extraction production, predictive methods for component content and comparisons are given. The results indicate that the proposed method presents good adaptability and high prediction precision, so it is applicable to the fast detection of element content in the rare earth extraction.     

基于广义预测控制策略的微生物燃料电池控制

针对MFC系统启动阶段输出响应不稳定以及调节时间较长的问题,结合微生物燃料电池自身特性,提出了基于广义预测控制(generalized predictive control,GPC)的微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)控制策略。与加入PID控制方法对比得知,加入GPC的MFC系统输出能够避免响应出现大幅度的抖动,且响应速度快,动态调节鲁棒性好,保证了动态输出曲线快速准确地跟踪系统设定值。在给定外电阻为恒值和醋酸盐浓度随时间阶梯变化时,通过带遗忘因子的最小二乘法进行模型辨识,将所得线性模型作为预测模型,采用GPC算法进行控制。仿真表明,GPC能在控制响应速度方面取得好的控制效果以及系统调节过程中的鲁棒性也有了较大的改善。有效地实现了对微生物燃料电池系统的动态性能以及鲁棒性能的优化,验证了所提出的算法有效可行。     

Multirate multivariable generalized predictive control and its application to a slurry reactor for ethylene polymerization

This study presents closed-loop results regarding the production of high-density polyethylene with Ziegler-Natta and Phillips catalysis. The multivariable control algorithm based on the generalized predictive control approach is adopted. Additional features are employed to consider multiple sampling rates and desired trajectory for the output constraints in the cases of grade transition. Results show a significant improvement in the output profiles such as melt index and density. This work provides an extension in the predictive control practice applied to polymerization reactors and presents a new approach for the generalized predictive control algorithm capable to control outputs measured at different rates.     

过程预测控制中约束可行性研究与在线调整

化工过程控制中,普遍存在着各种对输入和输出变量的约束条件。系统与约束之间的矛盾有可能造成约束预测控制的优化问题不可行,为生产带来负面影响。基于线性系统离散状态空间的动态模型,从凸多面体距离角度,对有约束预测控制的可行性分析和不可行时的约束处理问题进行讨论,提出在每步求解约束预测控制律之前进行必要的可行性分析和合理的约束调整的在线滚动算法,从而使约束条件在整个时域得到满足,并且保证系统的控制性能。通过CSTR模型的控制仿真实验证明了该算法的有效性。     

稀土萃取过程组分含量分布控制方法(英文)

Considering that the on-line measurement and automatic control of element component content (ECC) are dif-ficult to perform in rare earth cascade extraction process, the ECC distribution profile is dynamical y regulated at al stages to assess the effect of product purity control. Focusing on the theory of countercurrent extraction, the technology parameters and pre-setting flow-rates during the extract process are designed. Under varying process parameters, a novel step by step model is also proposed for each stage to analyze the impact on the distribution profile change. Combining the mass balance model and ECC changing trend at the monitoring stage, the ECC dis-tribution profile can be automatical y regulated by dynamical y compensating the related extract or scrubbing liquid flow-rate. To this end, the required product purity at the two outlets is achieved. Based on Wincc and Matlab dynamic simulators, a specific Pr/Nd cascade extraction process is used to illustrate and demonstrate the application of the present approach.