精馏塔机理—神经网络混合建模的研究

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能源需求的紧张,迫使精馏过程生产必须采用先进控制方法,以保证把精馏过程系统操作在规定的精度之内。基于模型的控制策略能够有效地解决这一问题。模型预测控制等在精馏过程中的成功应用得益于高性能的过程模型。精馏过程是一个时变、非线性、强耦合性的化工过程,因此过程建模相对比较困难。近年来,神经网络技术的进步,推动了非线性系统建模技术的发展。在精馏过程领域,过程机理知识与智能建模技术的结合已成为建模研究的焦点。本论文的选题以机理建模为主线,以神经网络建模为补偿,建立酒精精馏塔的机理—神经网络混合模型。并分别对机理模型和混合模型进行了MATLAB仿真。论文首先简单介绍了精馏技术的发展,然后着重介绍了酒精精馏塔的机理建模,一方面详细计算出酒精精馏塔的各种物理参数,建立机理模型的过程中四大平衡方程;另外一方面分析了机理模型简化的一些假设条件,建立起酒精精馏塔的简化机理模型;最后在MATLAB环境下对机理模型进行了仿真。接着,针对机理模型的误差过大,运用RBF神经网络模型对机理模型进行稳态误差补偿,建立稳态误差RBF补偿神经网络模型。在简单介绍混合建模理论知识后,综合前面建立的酒精精馏塔的机理模型和RBF补偿神经网络模型,建立酒精精馏塔的机理—神经网络混合模型,在MATLAB环境下,对混合模型进行仿真,并对混合模型的抗扰动性能进行了仿真分析,仿真结果显示出混合模型具有很好的抗扰动性能,稳态误差一般都能控制在±1℃范围之内。最后,总结了论文的工作,并对将来的研究内容进行了展望。
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