基于神经网络模型的环氧乙烷反应器预测控制

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环氧乙烷(EO)反应器的控制技术是保证其在最佳工况下运行,提高其经济效益的关键技术。本文主要研究用人工神经网络(ANN)建立EO反应器的模型,实现其过程预测优化控制的原理和方法。主要研究内容与成果如下: ①基于过程测量数据可以反映对象的规律和特征,提出采用过程测量数据建立对象模型的构想。在分析研究TDC-3000系统结构的基础上,提出采用DCS系统本身的数据检索功能收集过程测量数据,经由DCS操作站的打印机接口向外部通用计算机传送数据的方案,经试验,实现了DCS与互连网的实时数据传送。采用共享内存和动态数据交换技术,研究解决了不同计算机系统(UNIX,Windows操作系统)之间、不同应用程序(进程)之间的实时数据动态交换问题。提出过程数据预处理办法及样本点广义距离均匀分布规则和算法,解决了从海量过程测量数据中撷取少量样本数据的问题。 ②提出一种双ANN结构的EO反应器模型。该模型的主结构采用RBF网络,离线训练,用来代表对象的大范围变化规律;模型的副结构采用BP网络,在线训练,用来代表主结构的误差,也用来消除因对象缓慢时变所导致的模型误差。主、副ANN结构线性叠加构成对象模型。经模型预测—实测对比,其最大误差不过2%,较好地解决了EO反应器模型的构造、学习算法和误差校正等问题。 这种双ANN网络模型,与所提出的过程数据采集和样本数据撷取算法相结合,对于建立非线性缓慢时变的MIMO过程对象模型,具有实用价值。 ③基于模型预测控制算法原理,对于EO反应器预测优化控制中的数据预处理、参数预测、慢趋势预测、滚动优化控制、期望目标(约束边界)计算与约束处理等问题,提出了计算原理和算法公式,并确认了相关的计算参数。提出了MPC预测误差的ANN模型校正方法和不同控制方式之间的切换办法。 以上研究成果,基本解决了用人工神经网络建立EO反应器模型,实现其预测优化控制的计算原理和方法问题,并将应用于工程实际。
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