稀土萃取过程流量智能优化设定仿真系统的研究与开发

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1、东北大学硕士学位论文摘要稀土萃取过程流量智能优化设定仿真系统的研究与开发摘要稀土元素作为工业原料，被应用于冶金、石油化工、原子能、纺织、医药、农牧业等国民经济各个领域；作为新材料，广泛应用在计算机、手机、数码相机、MRI(磁共振成像仪)等终端应用产品中，稀土已引起了世界科学技术界广泛的关注和重视。由于稀土各个元素间分离系数较小，结构相近，化学性质相似，其萃取过程级数多且机理复杂，具有多变量、强耦合、非线性、时变及大滞后、萃取组分难以连续测量等综合复杂性，难以实现萃取过程的自动化控制和以稀土金属元素直收率与稀土产品纯度为目标的优化控制。在稀土萃取生产过程中，调节有机、氨水、料液、酸

2、液等的流量是提高稀土金属元素直收率和稀土产品纯度的重要手段。因此，本文依托国家“十五”科技攻关项目“稀土萃取过程在线分析与闭环控制产业化技术(2002BA315A一4)”，建立了稀土萃取过程流量智能优化设定仿真系统的实验平台，并在此基础上开展了以提高稀土金属元素直收率和稀土产品纯度为目标的萃取流量智能优化设定方法的研究，对实现稀土萃取过程的优化控制与优化运行具有重要意义。本文主要工作如下：I．提出了稀土萃取过程流量智能优化设定方法，该流量智能优化设定方法由流量模糊设定模型、软测量模型和流量补偿模型组成。流量模糊设定模型对流量进行初始设定；监测点水相稀土元素组分含量软测量模型包括基

3、于案例推理的软测量、经验模型软测量和软测量模型转换机制，软测量模型转换机制根据当前运行工况条件合理的选择软测量模型；流量补偿模型在流量模糊设定流量的基础上，对初始设定流量进行补偿设定。2．针对La、ce、Pr、Nd四组分串级萃取分离Ce／Pr的轻稀土萃取过程，建立了稀土萃取过程虚拟控制对象，包括神经网络萃取模型、机理萃取模型及萃取模型转换机制三部分。神经网络萃取模型反映了稀土萃取生产过程稳态运行时稀土元素在萃取槽中的分布情况；机理萃取模型描述了在开槽与停槽时稀土元素在槽体间的分布情况；萃取模型转换机制根据仿真系统的运行状态选择相应的萃取模型。3．根据以上流量智能优化设定方法及稀土

4、萃取过程仿真模型，设计开发了稀土萃取过程流量智能优化没定仿真系统，并进行了相应的仿真实验。仿真实验结果表明：设11东北大学硕士学位论文摘要计的流量智能优化设定方法能够优化稀土萃取过程，减少槽体的波动，提高稀土金属元素的直收率和稀土产品的纯度，对现实的稀土萃取生产过程有很好的借鉴意义；建立的稀土萃取过程仿真模型能够很好地反映稀土萃取过程的特点，iJ‘以用来对流量设定方法进行仿真验证。关键词：仿真模糊控制神经网络稀土软测量智能优化III东北大学硕士学位论文AbstractResearchandDevelopmentofIntelligentFlux—settingSimulation

5、SystemforRareEarthExtractionProcessAbstractTherareearthelementsareappliedinmetallurgy．petroleumandchemicalindustry,A—energy，spin，medicine，agricultureandothersfieldsasanindustrialrawmaterial，andareusedinterminalequipmentashightecbalologymaterialsuchascomputer,mobiletelephone，digitalcamera，MRIa

6、ndsoon．Rareearthhasreceivedmoreandmoreattentionsandrecognitionsintechnologyalltheworld．Rareearth’sseparationcoemcientis1eSS．structureiscloserandchemiccharacterissimilar．Itsextractionproductlineisaprocesswithintegratedcomplexity，suchasmaltivariable，nonlinearnature，strongcoupling，largetime—dela

7、yandcomponentcontent’sunavailablecontinuousmeasurement．Sotheautomaticcontrolintherareearthextractionprocessisdifficulttocarryout，theintelligentandoptimalcontrolaimedatimprovingtherareearthelements’callbackrateandtherareearthproduction’sprecis