精馏塔温度控制的PID模糊控制研究与仿真开题报告

1. 研究目的与意义

精馏是化工、石油化工、炼油生产过程中应用极为广泛的传质传热过程。精馏的目的是利用混合液中各组分具有不同挥发度，将各组分分离并达到规定的纯度要求。近年来，随着石油和化工工业的飞速发展及市场经济的要求，精馏产品越来越广泛，纯度越来越高，这要求不仅要对精馏方法、设备加以改进，对与其相适应的自动控制也同样提出了更为广泛更高层次的要求。然后精馏塔温度控制更是精馏精馏工艺的重要部分。

经典控制理论和现代控制理论由于需要精确的数学模型而存在着局限性，这就促使人们去探求能够处理不需要精确模型复杂生产过程的控制理论。

工业控制中多用pid控制器来调节温度，但是实际控制中，由于精馏塔模型复杂，pid参数整定比较困难，而且控制参数随着外界的干扰和自身的变化，控制性能变差，所以在精馏塔塔釜温度控制系统中引入模糊pid控制。而pid模糊控制理论可以在一些仿真软件下，以自动控制系统模型为基础，采用数学模型替代实际运行系统，实现对精馏塔温度的仿真，从而确定精馏工艺中的最佳温度。

2. 课题关键问题和重难点

1、控制规则是模糊控制器的核心，它的正确与否直接影响到控制器的性能，其数目的多寡也是衡量控制器性能的一个重要因素，所以还需要了解控制规则的取得方式，从而获得较为良好的控制。

2、建立对精馏塔的数学模型并且将其运用到MATLAB中。

3. 国内外研究现状（文献综述）

精馏的原理是利用混合物中各组分挥发能力的差异，通过液相和气相的回流，使气、液两相逆向多级接触，在热能驱动和相平衡关系的约束下，使得易挥发组分（轻组分）不断从液相往气相中转移，而难挥发组分却由气相向液相中迁移，使混合物得到不断分离，称该过程为精馏。原料从塔中部适当位置进塔，将塔分为两段，上段为精馏段，不含进料，下段含进料板为提留段，冷凝器从塔顶提供液相回流，再沸器从塔底提供气相回流。

而精馏塔控制系统是一个多变量控制系统,各变量之间耦合严重,并且具有非线性、大时滞、随机干扰量大的特点,无法获得准确的数学模型,应用传统pid控制不能获得理想的控制效果。近年来精馏过程控制研究的发展趋势为开发有效的先进控制策略,包括模糊逻辑控制、自适应控制和模型预测控制等。模糊控制作为智能控制的一种,实质是对人脑的一种模拟,它在复杂、大滞后、难以建立精确数学模型的非线性控制过程中表现出了优越的性能,具有不依赖于控制对象的数学模型、鲁棒性好、简单实用等优点。pid模糊控制是将模糊控制理论和传统pid控制器相结合,能显著地改善系统的动态和稳态性能。

精馏温度控制是最常用的产品组成控制手段。温度控制的前提是控制温度能正确反应其组成的变化。若温度控制不能与组成很好关联，或对组成变化反应不灵敏，则温度控制将失去作用，因此，一般采用提馏段灵敏板温度作为主要参数，以实现对塔的间接分离质量控制。

4. 研究方案

1、对pid模糊控制理论的总体认识；

2、精馏塔的数学模型建立；

3、对matlab软件的掌握；

5. 工作计划

第1-2周：确认毕业论文题目，完成相关资料查阅；

第3-4周：完成开题报告和文献翻译，并制定相应的实验和设计路线；

第5周：初步实验所制定的方案的可行性，对所遇到的问题记录在案，查阅资料解决问题；