[发明专利]塑料烘干器温度优化节能控制方法

说明书

技术领域

本发明属于信息技术领域，涉及在废料炼油的前期对塑料进行烘干反应过程中，通过多模型切换系统预测控制和混和神经网络优化求解技术相结合的方法，实现塑料烘干器空气温度的优化节能控制，可用于废料炼油及烘干行业。

背景技术

随着现代科学技术的不断发展，能源和环境问题越来越成为人们关注的焦点。废塑料裂解炼油技术就在这样的大环境下应运而生。废塑料炼油一方面可以解决生活垃圾的处理问题，另一方面又可以生产出高品质的油、炭黑一类的常用能源。

在废塑料炼油生产的整个系统中反应釜是其中的核心设备，其运行的平稳与否直接关系到生产的质量指标和经济效益。而前期烘干器的温度控制是反应釜运行的先决条件，其控制效果与最终炼油产品质量、产量、效率有直接重要的关系。在烘干器的整个反应过程中，燃气阀门开度值( )、塑料进料量()、冷配风阀门开度值()与烘干器的温度()、烘干器内的塑料料量()及空气压力()之间存在的非常复杂的耦合关系。它们之间复杂的耦合关系可以用表示为

式中非线性函数f₁、f₂、f₃分别表示各个参量间的非线性关系。由上式可以看出各参量之间的耦合关系非常复杂，但同时也可以利用这些参量之间关系来实现对烘干器的温度控制，以实现最优的产品质量及最高的经济效益。

目前，在实际工业中基本上采用传统的或较简单的控制手段来实现对烘干器的温度控制。这种控制方法的控制参数基本依赖技术人员的经验，一般很难实现理想的控制效果，反而会增加生产成本。当前我国烘干器的温度控制与优化技术还处在发展上升的阶段，相对发达国家还有一段距离，表现为自动化程度低，控制性能差，能耗居高不下，很难满足智能控制、节能减排以及间接环境保护的需求。考虑到废塑料炼油这一新工艺的复杂性以及未来广阔的发展前景，针对现有的烘干器温度控制的现实情况，很有必要开发出一种新型、高效、节能的烘干器温度控制器。

在对比现有控制技术的基础上，本发明提出一种基于多模型切换的系统模型，然后采用切换系统预测控制与混合神经网络优化控制方法，实现对废塑料炼油烘干器内温度的精确控制，从而使裂解反应在最优状态下运行。该方法弥补了普通建模和控制方式的不足，在兼顾各状态变量的稳定、保证控制具有较高的精度和稳定性的同时，也保证形式简单并满足实际工业过程低成本高效益的节能需要。

发明内容

本发明的目的就是针对由开环控制来控制塑料烘干器温度的不足，提供一种塑料烘干过程温度优化节能控制方法。

本发明采用多模型切换系统预测控制和混合神经网络优化控制相结合的优化控制方法。考虑实际控制信号时延滞后对控制效果的影响，在烘干器空气温度变化时，通过对系统模型参数的适当调整，建立不同工况下的切换系统模型，再利用混合神经网络方法对切换控制系统进行优化控制，从而提高塑料烘干器空气温度控制的精度。

本发明方法的具体步骤是：

a. 建立多模型切换系统模型。具体方法是：以塑料烘干器的燃气阀门开度值、冷配风阀门开度值、塑料进料量和塑料烘干器转轴转速为输入控制量，以温度传感器采集到的塑料烘干器空气温度值为输出量，以塑料进料量、冷配风阀门开度值、湿度传感器采集到的塑料烘干器空气湿度为状态量，建立典型工况下的离散时间切换模型：

其中是3维状态变量，分别表示k时刻塑料进料量、冷配风阀门开度值、塑料烘干器内空气湿度值这三个状态变量；是4维控制输入变量，分别表示k时刻燃气阀门开度值、冷配风阀门开度值、塑料进料量和塑料烘干器转轴转速；是单输出变量，表示k时刻塑料烘干器中空气温度测量值。分别表示需要辨识的不同状态下的多模型参数。Rⁿ代表n维欧氏空间，是分段切换常数，从有限集中选取，表示m个典型工况下的系统模型参数。状态变量和控制变量分别为：

；

；

其中表示塑料进料量，表示冷配风阀门开度值，表示塑料烘干器内湿度传感器采集到的湿度值，表示表示燃气阀门开度值，表示冷配风阀门开度值、塑料进料量，塑料烘干器转轴转速，表示塑料烘干器中空气温度值。在烘干过程中，通过调节燃气阀门开度值、冷配风阀门开度值、塑料进料量和塑料烘干器转轴转速来实现烘干器内气体温度的控制，是一个多输入单输出的控制系统。