半间歇反应器温度控制系统设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

1.1、课题背景及其意义

伴随着我国经济的发展，高分子聚合材料在各个领域得到了广泛的应用，社会的发展和科技的进步对聚合物材料质量的要求越发苛刻，同时也对聚合物的产品质量和生产过程自动化提出了更高的要求,比如碳纤维的生产研制，在影响聚合反应的参数(如温度、压力、流量、速度等)中,最重要的是反应器的温度控制,其控制品质直接影响产品质量和产量，半间歇式反应釜具有时变、非线性、反应机理复杂等特点,一直是过程控制领域的研究热点。但单纯的经典控制理论难以在聚合反应器温度控制上取得好的控制效果,所以建立起反应过程的数学模型并对生产过程进行仿真研究,对于实现聚合反应过程的先进控制具有重要的理论和实际意义。本文的研究是对聚合物分子量及其分布优化控制手段的一次丰富和创新，为解决聚合反应过程产品质量的优化控制问题提供了一种新的思路和方法，值得进行更深入的论证研究。

1.2、间歇反应过程工艺机理

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

以半间歇反应器的温度控制为研究对象，针对半间歇反应过程的复杂性、非线性和不确定性，研究合理有效的控制策略。本文主要研究了一类半间歇反应的工艺机理，并根据机理方程编写MATLAB程序实现反应机理建模。在模型基础上依照此类间歇反应的工艺流程要求进行传统PID控制策略的设计与仿真，其中包括简单控制系统单PID控制方案及复杂控制系统PID-PID串级控制方案。为进一步改善系统的温度跟踪精度，克服传统PID控制方案的不足，提高过程的控制品质。进行广义预测控制策略的设计与仿真，使温度达到更高的跟踪精度。从而生产出质量更高的产品。

针对研究对象，采用广义预测控制、半间歇式连串反应过程、系统仿真相结合，来降低半间歇反应器反应过程大量放热，具有强烈的非线性、大滞后性以及时变性的影响。原系统采用传统 PID控制，表现系统超调严重且跟踪精度差，不能达到理想的跟踪要求。自适应广义预测控制能根据对象实时输入输出信息调整预测模型，并且采用误差预测，仿真证明新提出的控制策略优势表现在升温段和降温段跟踪精度高，保温段系统超调小。