精馏过程控制中软测量技术的研究与应用.pdf

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1、第45卷第4期化工技术与开发Vol.45No.42016年4月Technology&DevelopmentofChemicalIndustryApr.2016精馏过程控制中软测量技术的研究与应用黄永杰（广西职业技术学院，广西南宁530226）摘　要：分析精馏过程中一些变量与其他变量之间的关联性，提出软测量技术概念，利用基于人工神经网络的软测量方法，推算出精馏塔底浓度与提馏段温度数学模型，解决了塔底物料浓度测量误差的问题。关键词：精馏过程；软测量技术；人工神经网络的软测量方法+中图分类号：TQ028.13文献标识码：A文章编号：1671-9905(

2、2016)04-0039-03工业生产中经常要将混合液体分离成纯净的组学模型进行推算，因此，辅助变量的选择是关系到软分，利用混合物中各组分挥发能力的差异，通过液相测量技术精确度的重要内容。其选择原则如下：和气相的回流，使气、液两相逆向多级接触，在热能关联性：辅助变量应与主导变量有关联，最好能驱动和相平衡关系的约束下，易挥发组分（轻组分）够直接影响主导变量；不断从液相往气相中转移，难挥发组分由气相向液特异性：辅助变量应具有特异性，用于区别其他相迁移，使混合物不断分离，这个过程就是精馏，完过程变量；成这一过程的工艺设备是精馏塔。工程适用性：容易在工程

3、应用中获得，能够反映在精馏生产过程中，为了实现良好的质量控制，生产过程的变化；必须对产品质量或与产品质量密切相关的重要过程精确性：辅助变量本身具有一定的测量精确度，变量进行控制，由于在线分析仪表或传感器的价格并且模型应具有足够的精确度；昂贵，维护复杂，加上分析仪表滞后大，造成控制质鲁棒性：对模型误差不敏感。量下降。同时，精馏塔的产品成分、塔板效率、干点、1.2　数据的采集和处理闪点、反应转化率等部分质量指标或与产品质量密需要采集的数据是软测量主导变量对应的辅助切相关的重要过程变量尚无法测量，为解决这类问变量数据，数据的覆盖面应尽量宽，且具有代表性

4、，题，提出了软测量技术的概念。使软测量建立的模型有更大的适用范围，并可方便1软测量技术的组成地用计算机进行采集和处理。精馏生产过程变量符合正态分布，因此，对采集软测量的基本思路是基于一些变量与过程中其他的数据应进行处理，数据处理通常在离线完成，包括变量之间的关联性，采用计算机技术，根据一些容易测对数据标度的换算、数据转换和权函数设置、分析数量的过程变量（称为辅助变量），推算出一些难以测量据、数据的检验和不良数据的剔除。或者暂时还无法测量的过程变量（称为主导变量）。推1.3　软测量数学模型建立算是根据辅助变量与主导变量之间的数学模型进行的。软测量技

5、术由辅助变量选择、数据的采集和处理、软测量数学模型是软测量技术的核心，建立软软测量数学模型建立和在线校正等几个部分组成。测量数学模型的方法有机理建模、经验建模、机理和1.1辅助变量的选择经验混合建模等。机理建模利用已知的过程知识，有较大的适用范围，但有些过程较复杂，难以用机理软测量技术根据辅助变量与主导变量之间的数基金项目：广西教育厅一般资助项目（YB2014487）作者简介：黄永杰（1965-），男，广西百色人，高级工程师，就职于广西职业技术学院计算机与电子信息工程系，从事电气自动化、生产过程自动化、机电一体化专业的教学和科研工作收稿日期：20

6、16-02-2640化工技术与开发第45卷方法建立模型。经验建模根据实际测量的过程数据，2.3　基于状态估计的软测量用数学方法对数据进行回归或建立神经网络拟合，基于状态估计的软测量方法需要建立系统对只需要实测过程数据，对工艺过程的影响小，但建立象的状态空间模型。如果系统的状态变量作为主的数学模型适用范围不宽，精度较差。机理和经验导变量，且辅助变量是完全可测的，那么软测量问结合的建模方法可兼取两者的优点，例如，以机理建题就转化为典型的状态观测和状态估计问题。采用模为主线，根据实际采集的数据确定部分模型参数，Kalman滤波器和Luenberger观

7、测器是解决问题的根据机理分析，结合实测数据建立数学模型的结构，有效方法。然后估计模型参数，通过计算和仿真获得数据，根据2.4　基于模式识别的软测量这些数据建立数学模型。采用模式识别对工业过程的操作数据进行处1.4　模型在线校正理，从中提取系统的特征，构成以模式描述分类为基数学模型在线校正的主要原因有三方面：一是础的模式识别模型。模型是根据一定操作条件下的数据建立的，操作条2.5　基于模糊数学的软测量件变化会造成模型的误差；二是建立模型时，一些过程变量未发生变化，因此也就没有考虑在模型中，而模糊数学模仿人脑逻辑思维特点，是处理复杂这些变量一旦发生了

8、变化，将会引起模型结构或参系统的一种有效手段之一，在过程测量中也得到大数的变化；三是过程本身的时变性（如精馏过程中催量的应用。基于模糊数