[发明专利]一种结晶过程粒度分布建模与控制方法

权利要求书

1.一种结晶过程粒度分布建模方法，其特征在于，包括：

在考虑溶质溶解度受温度和溶析剂影响的情况下，联立溶解度方程、成核速率方程、生长速率方程、粒数衡算方程和质量守恒方程，进而构建出结晶过程粒度分布模型；其中，溶解度方程是在Apelblat方程的基础上，通过关联结晶液温度和溶析剂浓度得到的经验方程；在结晶过程粒度分布模型的基础上，以晶体平均粒径作为衡量晶体粒度分布的指标，结合结晶过程约束条件，建立结晶过程粒度分布的最优控制模型；其中，最优控制模型的目标函数是结晶终点时刻晶体的平均粒径最大化；

划分时间网格，将控制变量在时间上离散化，并在每个时间网格内以常量代替，对每个网格内控制变量参数化，将最优控制模型转化为微分方程初值问题和非线性规划问题；

对结晶过程粒度分布的控制向量离散化并参数化处理，求解结晶过程粒度分布的最优控制模型，以获取结晶过程最优控制曲线，并以曲线的第一个区段作为结晶过程控制系统的参数设定，实现晶体平均粒径的最大化；通过显微镜粒度测量仪测量并统计结晶过程不同粒度范围内晶体的粒径大小得到晶体粒数密度，进而计算晶体平均粒径。

2.一种结晶过程粒度分布控制方法，其特征在于，包括：

利用如权利要求1所述的结晶过程粒度分布建模方法，构建出结晶过程粒度分布模型；

在结晶过程粒度分布模型的基础上，以晶体平均粒径作为衡量晶体粒度分布的指标，结合结晶过程约束条件，建立结晶过程粒度分布的最优控制模型；其中，最优控制模型的目标函数是结晶终点时刻晶体的平均粒径最大化；

对结晶过程粒度分布的控制向量离散化并参数化处理，求解结晶过程粒度分布的最优控制模型，以获取结晶过程最优控制曲线，实现晶体平均粒径的最大化；通过显微镜粒度测量仪测量并统计结晶过程不同粒度范围内晶体的粒径大小得到晶体粒数密度，进而计算晶体平均粒径。

3.如权利要求2所述的一种结晶过程粒度分布控制方法，其特征在于，所述结晶过程约束条件包括结晶过程粒度分布模型约束和操作条件约束。

4.如权利要求2所述的一种结晶过程粒度分布控制方法，其特征在于，在求解结晶过程粒度分布的最优控制模型的过程中：

划分时间网格，将控制向量在时间上离散化；

并在每个时间网格内以常量代替，对每个时间网格内控制变量参数化，将最优控制问题转化为微分方程组初值问题和非线性规划问题。

5.如权利要求4所述的一种结晶过程粒度分布控制方法，其特征在于，对于微分方程组初值问题，采用四阶R-K法求解。

6.如权利要求4所述的一种结晶过程粒度分布控制方法，其特征在于，对于非线性规划问题，通过序列二次规划算法求解，从而获取结晶过程最优控制曲线，并以曲线的第一个区段作为结晶过程控制系统的参数设定，实现结晶过程粒度分布的控制。

7.如权利要求4所述的一种结晶过程粒度分布控制方法，其特征在于，该方法还包括：通过采集并计算结晶液温度、溶析剂浓度、晶体粒数密度、溶质浓度、晶体悬浮密度、成核速率、生长速率和溶质溶解度这些参数，更新最优控制计算的初值，在新的时间网格内计算新的最优控制曲线，以此循环，实现在线控制。