一种改进的多变量动态矩阵控制算法及应用

为克服重油催化裂化分馏塔控制中存在的满足镇定设计的同时,难以优化系统性能的不足。以PID和DMC(Dynamic Matrix Control)为基础,提出一种新型多变量PIDDMC算法。该算法兼具PID结构简单、参数方便调节,和DMC滚动优化、鲁棒性强的特点。利用Lyapunov稳定性理论证明了该算法可保证系统闭环稳定。以Shell公司重油催化裂化分馏塔为控制对象,仿真验证了该算法克服了PID超调量大,过程输出耦合严重,及DMC绝对误差积分值大的缺点。在模型匹配及模型失配情况下,都具有静态误差小、超调小、调节时间短和鲁棒性强等优点,对多变量过程具有良好的控制效果。     

常减压装置的先进控制和实时优化

针对常减压装置(CDU)需要加工多种不同性质原油的特性,设计了一套在常减压装置中实现先进控制和实时优化的系统。该系统利用在线分析仪和实时数据装置,通过流程模拟计算操作变量和被控变量的优化目标。优化目标包括常压炉和减压炉出口温度,以及常压塔和减压塔主要产品拔出量等。通过多变量模型预测控制器,系统实现了对装置的稳定控制,按生产条件逐步实现工艺点接近计算的优化目标。应用结果表明,该优化系统能达到维持工艺参数安全、稳定和高效的目标。     

多变量动态矩阵控制算法研究

研究精馏塔的优化控制问题,由于PID控制精度差,多变量解耦控制理想完全解耦难以实现,预测控制存在模型失配,参数与工程指标联系不紧密的缺点,提出基于PID的多变量动态矩阵控制(DMC)策略.通过在DMC性能指标中引入预测输出误差项,利用PID指标改变传统DMC优化过程.上述算法兼具预测控制的解耦特性与PID控制参数工程意义明确的特点,加快了Shell原油精馏塔响应速度,消除了产品干点在设定值附近振荡,减少一个产品干点改变致使另一产品干点波动的现象.同时改进算法与传统预测控制器结构类似,便于广大工程人员设计实现.     

基于原油TBP曲线校正的常减压装置操作的多目标优化

常减压装置的模拟与优化的效果取决于原油的实沸点(TBP)数据,针对进料原油物性时常变化,且实沸点(TBP)数据(曲线)测定费时和成本高的情况,提出了一种校正原油TBP曲线的方法。该方法以各侧线产品干点的模拟值与工况值误差平方和最小为目标,将TBP曲线的校正转化为最优化问题来求解。采用该方法能使模拟的精度显著提高。在此基础上,以汽提蒸汽量、侧线采出量、中段回流量为操作变量,以常压塔的拔出率最大化和能耗最小化为优化目标,建立了常减压装置的多目标优化模型。应用带精英策略的非支配遗传算法(NSGA-Ⅱ)对常减压装置进行优化求解,得到了常压塔总收率-能耗的最优Pareto解集,为常减压装置的操作优化提供了依据。     

加氢裂化分馏塔多目标优化操作和产品方案分析

应用流程模拟技术对加氢裂化分馏塔进行了模拟,在此基础上,建立了以航煤量、柴油量、尾油量、加热炉温、塔底蒸汽量、柴油侧线蒸汽量、中段回流量为优化操作变量,以产品总值和能耗为优化目标的加氢裂化分馏塔优化模型。应用改进强度Pareto进化算法(SPEA2)求解多目标模型得到Pareto前沿。基于Pareto前沿各产品量的分布,确定了多产航煤、多产柴油与多产尾油3种方案的优化操作点,并给出了3种产品方案优化操作点的雷达图,此雷达图为产品方案的调整提供了一种可视化手段。本文方法对加氢裂化分馏塔多产品方案的操作优化具有参考作用。     

分隔壁精馏塔分离松节油中蒎烯的多目标优化

为了降低能耗,提高经济效益,在AspenPlus平台上建立了分隔壁精馏塔(DWC)分离松节油中蒎烯的四塔等效模拟流程,采用灵敏度分析确定了对能耗和分离效果影响较大的设计变量及其取值范围,以预分离塔塔板数、主塔塔板数以及能耗最小为目标,建立了DWC分离松节油中蒎烯的多目标优化模型,并利用约束多目标微粒群优化(CMOPSO)算法对模型进行了求解。结果表明:CMOPSO算法能很好地解得DWC的Pareto最优解集,为决策者提供了多种可供选择的DWC优化设计方案;经多目标优化后,在总塔板数(或设备投资费)相近时,与DWC分离松节油的单目标优化结果相比,多目标优化结果可进一步节能21.7 kW;气、液相分配比是DWC特有的,且非常重要的设计变量,采用的双变量灵敏度分析方法能够比较准确地得到两者的适宜取值范围,优化时在该范围内搜索气、液相分配比可望进一步缩短寻优时间。     

多目标优化策略在精馏过程中的应用研究

针对精馏塔自由度多,能耗大,扰动复杂多变,控制和优化要求高等特点,提出了一种基于动态矩阵控制(DMC)的二层多目标优化控制策略。在实现精馏过程控制目标的前提下,设计了二层优化指标,可在有多余自由度的情况下,进行二层控制和优化,实现精馏过程质量控制目标和经济运行优化。通过对Shell多侧线精馏过程的仿真研究,验证了二层多目标优化控制策略的有效性。与DMC控制相比,二层多目标优化控制策略可以明显改善精馏塔运行的经济性,实现增加收益的目标。     

催化裂化装置分离系统稳态优化及其动态实现

由主分馏塔和吸收稳定系统构成的分离系统内部联系比较紧密,同时系统内部存在多个操作变量,可以对这些变量进行优化调整来全面地降低系统的能耗.利用流程模拟软件UniSim Design对某石化厂160万吨/年催化裂化装置的分离系统进行稳态和动态的流程模拟.利用稳态模型,以能耗最小为优化目标,以产品质量指标为约束条件对分离系统...     

考虑元素烧损和仓储成本的特种铝合金配料优化

配料计算是特种铝合金熔炼的重要准备工序,直接影响产品的最终性能.为提高产品质量和配料效率,降低原料和仓储物流成本,建立考虑元素烧损和旧料循环利用等因素的特种铝合金配料优化模型.针对该模型的目标多样性和非线性等特点,设计以投料量和投料时间为决策变量的实数编码规则,提出一种基于第3代非支配遗传算法并融入分布式估计策略的多目标优化算法用于求解该模型.通过基于真实生产数据的仿真实验进行模型和算法验证.实验结果表明,所提出模型能够有效地解决特种铝合金配料优化问题,与传统的多目标优化算法相比,所提出求解算法能够获得更优的结果.     

大型单元机组实现协调预测控制的研究

大型单元机组的控制对象复杂、滞后大且是时变的多变量系统 ,模型难于准确建立 ,传统的控制策略很难使其达到最佳的运行状态。针对双输入双输出的火电机组机炉协调控制系统 ,提出了一种建立在解耦基础上的多变量DMC的分散优化算法 ,将多变量的DMC算法分散为单变量的DMC算法 ,该算法简单、计算量少、鲁棒性强。仿真结果表明 ,所提出的这种算法在单元机组负荷控制系统中是十分有效的。