復合肥反應釜溫度控制系統的探究.doc

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1、復合肥反應釜溫度控制系統的探究摘要：針對復合肥轉化和復肥工段反應釜溫度PID控制不精確，在生產過程中引入瞭模糊・PID控制策略，實現瞭反應釜溫度的精確控制。實際運行結果表明，此復合控制方式控制精度在±2.0°C,控制精度更高，控制效果更好關鍵詞：模糊・PID;復合肥；溫度控制；反應釜分類號：TP273文獻標識碼：B復合肥生產線是一個涉及到溫度、壓力、濃度、流量等多種因素的復雜系統，生產過程的質量很大程度上取決於工藝參數（如溫度、壓力、流量等）的控制。因此，控制方案的優化設計、物料在生產過程中的溫度、壓力、流量和組分等穩定，可大大提高產品的質量和產

2、量，達到穩定、可靠、優質生產和節能降耗的目的，從而提高生產效率，增加企業經濟效益。本文將模糊-PID復合控制策略應用於復合肥轉化和復肥工段反應釜溫度控制，利用模糊控制的快速動態響應及PID控制的穩態性能，實現反應釜溫度的快速、穩定控制⑴某化工集團有限公司是國傢化肥行業的骨幹企業，是以生產硫基三元復合肥為主的國有大中型企業。三元復合肥生產分為3個工段：磷酸和硫酸工段、轉化和復肥工段、造粒工段。其中，在轉化和復肥工段，先在反應釜中按比例加入硫酸和氯化鉀，加溫至1609並恒溫固定時間後進入收集槽，然後在收集槽加入磷酸，混合後經混酸泵打入管式反應器，最後

3、向管式反應器加入中和氨氣，生產成品料漿。本工段中，控制好反應釜的溫度，是保證產品質量關鍵。因此對關鍵工藝參數--溫度必須進行控制⑵1控制方案選擇本系統反應釜溫度受進料物料溫度、進料物料多少、供熱蒸汽閥門開度、周圍環境等影響，具有典型的非線性、分佈參數、時滯和大慣性等特點，無法建立精確數學模型，用傳統的控制算法難以滿足要求。針對此情況，可采用模糊算法，自適應算法和神經元算法等方案。而模糊算法因其運算量小，實現相對容易，控制效果好，本文采用此算法。在線性控制理論中，積分控制作用能消除穩態誤差，但動態響應慢；比例控制作用動態響應快；而比例積分控制作用既

4、能獲得較高的穩態精度，又能具有較快的動態響應。故把PID控制策略引入模糊控制器，構成Fuzzy-PID復合控制，使動靜態性能都能得到很好的改善，即達到動態響應快，超調小、穩態誤差小。因此，本文將采用模糊・PID控制策略，從而使系統既具有較快的動態響應性能，又能滿足一定的穩態精度2控制系統設計復合肥轉化和復肥工段反應釜溫度所需條件，要求實際溫度在目標溫度上下2C范圍內變化，即滿足。根據此要求可以設計模糊・PID控制器，當時，從模糊控制階段切換到PID控制階段。系統結構如圖1所示本系統模糊控制采用二維模糊控制器。選擇反應釜溫度偏差E,溫度偏差變化率E

5、C作為系統的輸入變量，供熱蒸汽閥開度變化量^11作為輸出變量對於本文設計的模糊控制器，采用經驗歸納法設計模糊控制規則，再結合現場調試經驗作局部調整。根據設備的實際控制經驗，得岀模糊控制規則如表1所示本文PID控制器選用增量式，並且控制器在誤差減小到C范內才發揮作用。因此PID控制的主要目的在於盡可能消除系統靜差，提高調節精度，而響應速度的要求可以適當放松。所以應適當減小比例系數，增大積分作用系數，而隻要適中即可。通過多次實驗調整，本文選取的PID參數如下：2仿真結果對比3系統仿真與分析該控制模型建立和仿真是在MATLAB環境下進行的。反應釜溫控系

6、統可以用二階的純滯後環節和一階慣性環節表示。經過多次實驗，建立模型如下：式⑴中，K為增益,T1,T2為時間常數，為滯後時間。選擇一組參數：K=1.36,T仁560,T2=350,二26。在單位階躍輸入下，分別用常規PID控制、模糊控制和模糊-PID控制算法進行瞭仿真，仿真結果如圖2所示。可以看出，PID控制時，超調量較大，穩態時間較長。模糊控制時，超調量減少，穩態精度提高，過渡時間縮短。模糊・PID控制時，超調量最少，過渡時間進一步縮短將模糊・PID應用到反應釜溫控系統系統中，設采樣周期為30s,反應釜溫度目標值為160°C,溫度變化曲線如圖3所

7、示。可以看出，控制系統的上升時間為270秒，過渡時間短，響應速度快，到達目標值輸出穩定，誤差較小，精度高4結論采用FUZZY-PID控制結構，對非線性、難以建立精確數學模型的反應釜溫度對象進行控制，既具有模糊控制魯棒性強、快速響應的特點，又具有PID控制消除靜態誤差、控制精度高的優點，現場運行實踐證明，此復合控制方式控制精度在±2.0°C,控制精度更高，控制效果更好參考文獻[1]文樂•透平壓縮機組的模糊PID控制與特性研究[J]・西安交通大學學報,2011,45⑺:76-81.[2]OnurKarasakal,MujdeGuzelkaya,Ibr

8、ahimEksin,etal.Anerror-basedonlineruleweightadjustmentmethodforfuzzy