超临界萃取过程温度和压力精准控制技术研究

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1、分类号：TP273单位代码：10190研究生学号：201305023密级：无硕士学位论文超临界萃取过程温度和压力精准控制技术研究TheResearchonTemperatureandPressureTechnologyAccuratelyControlForSupercriticalFluidExtractionProcess研究生姓名：徐生欣专业：控制科学与工程指导教师姓名：马海涛指导教师职称：副教授2016年4月长春工业大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的硕士学位论文，《超临界萃取过程温度和压力精准控制技术研究》是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。

2、除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：年月日长春工业大学硕士学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解“长春工业大学硕士学位论文版权使用规定”，同意长春工业大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权长春工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。作者签名：年月日校内指导教师签名：年月日硕士学

3、位论文摘要在CO2超临界萃取过程中，温度和压力是最重要的控制参数，温度和压力在CO2临界点附近细微变化，就会使被萃取物在CO2中的溶解能力发生显著改变，影响萃取率，因此CO2超临界萃取过程对温度和压力控制精度要求较高，而在萃取过程中温度和压力又受到多种可测和不可测的干扰，温度和压力两者之间又存在一定的耦合问题，所以超临界萃取过程中温度及压力的精确控制存在一定困难，研究CO2超临界萃取过程温度和压力解耦控制，对提高萃取率及萃取质量意义很大。本文在深入分析萃取过程机理的基础上，建立了部分数学模型，基于模型，提出采用多变量推理控制方法控制萃取过程中萃取釜内的温度和压力。仿真结果表明：该方法

4、可以实现萃取过程中温度和压力之间的解耦、给定值扰动下的完全跟踪和不可测扰动下的完全补偿，并且对控制过程不确定性具有一定适应能力，为提高CO2超临界萃取率及萃取质量提供理论基础，基于以上本文完成的主要研究内容如下：1、针对萃取过程中萃取釜内的主要控制参数温度和压力，采用机理与实验相结合的建模方法，利用能量守恒原理建立了萃取釜内温度与加热时间之间的数学模型和萃取釜内压力与电机转速之间的数学模型；针对萃取过程萃取釜内的温度及压力之间的耦合问题，采用PR状态方法建立了温度与电机转速之间的数学模型及压力与加热时间之间的数学模型。最后对比了实测值与模型计算值的误差，分析了所建数学模型的精度，为萃

5、取釜内温度和压力的精准控制提供了理论基础。2、在对CO2超临界萃取中萃取釜的温度和压力模型建立的基础上，针对温度和压力具有非线性、强耦合及干扰不可测的特点，提出了采用多变量的推理控制方法，并且理论分析了该方法不但能实现萃取过程中温度和压力之间的解耦，还可以实现设定值扰动下的完全跟踪和不可测扰动下的完全补偿。针对实际控制过程中V规范型控制器出现超前项的问题，给出了V规范型控制器的设计方法。最后为了更好的凸显出本文所采用控制方法的的优势，在同样条件下对萃取釜内的温度和压力建立的相关模型进行了仿真分析，对比了采用PID控制方法及多变量推理控制方法的控制效果，得出了本文所提出的控制方法有效性

6、及可行性。3、对CO2超临界萃取过程中温度和压力控制系统进行了硬件和软件两部分的设计，控制系统分两层结构：上层为监控层，选择MCGS组态软件对萃取釜内系统所控制参数的变化趋势实时监控并报警，组建了人机界面；下位机选择可编程逻辑控制器PLC为控制核心，萃取釜内的温度以及压力通过测温元件与测压元件测量之后，经过A/D转换后将测量的实际输入给控制器，通过多变量推理算法运算后输出控制数据给调压装置及调温装置，达到温度以及压力的精准控制。关键词：CO2超临界萃取温度压力多变量推理控制I硕士学位论文AbstractIntheprocessofCO2supercriticalextraction,

7、thetemperatureandpressurearethemostimportantcontrolparameters,subtlechangesintemperatureandpressureinthevicinityofthecriticalpointofCO2,willmakesignificantchangeintheabilityoftherawtobedissolvedintheCO2,thenaffectingtheextractionr