合成氨氢氮比模糊控制地研究.pdfVIP

合成氨氢氮比模糊控制的研究 胡乃平严以刚王焱刘川来 订岛化丁学院一曲化系266[)42 摘要：针对中小型化肥』的T占特点和造气炉的控制特点，提“：r合成氰氯氮比的模糊拄制方 法，并订．微型可编程控制器(PLC)f：实现了这一拧制方案。实际使用表I抛：该捧制方案具行较强的 鲁棒性和适应性。 关键词：模糊拄制，氯氦比控制 1概述 合成氮的反应是一个可逆的化学反应，要提高氮的合成效率，控制最佳的氢气和氮气 的比例是非常重要的。在我国的中小型化肥厂中，合成氨中所需的氢气和氮气都是通过造 气炉产生的，因此，氢气和氮气的比例是通过对造气炉的控制来实现的。 造气炉是一个煤在空气中燃烧产生氢气和燃烧氧气剩余氮气的反应过程，因此可以通 过控制加入空气的量，就能控制氢气和氮气的比例。而造气炉的生产过程是～个间歇过 程，可以通过控制加入空气的时间来控制加入空气的龄。 造气炉产生的混合气体要经过脱硫、变换、碳化、压缩和精炼等jI．序，并且还有一个 体积较大的气柜。因此该控制系统具有比较大的纯滞后时间，较强的时变性．而且具有较 强的非线性，系统也是一个非自衡的控制系统[1]。 对于这样一个火纯滞后非自衡的系统， 若采_}}{常规的PID控制，为了不使系统发散势 必要减小控制增益，使系统具有较人的时间常数，控制效果较著。若加入Smithai,偿，由丁 雉以获得一个比较准确的模型，冈此效果也不理想。若采_}}j自适应控制，由于需要较大的 计算机容量和速度，在：Ij程中也难以得到推广。采_l=fj模糊控制，可以克服上述弱点，取得 较好的控制效果。 模糊控制主要通过模糊推理器来完成模糊控制系统的模糊化、模糊推理和非模糊化的 操作，它的输入为系统的输入，可以是偏差输入、偏差的变化输入、其它测量或反馈输 入；它的输出为系统输出[2]。 2输入隶属函数及模糊化 输入隶属函数一般采H=}梯形形式。它可适应人脑思维的特性，而且计算比较简单，同 时灵活性也比较大，可根据系统要求，修改任一斜边的斜率或上顶的宽度，以满足控制要 求。它也是分段连续的函数，不存在查表法的信息嚣少、有跳跃性或不稳定等缺点。冈 此，j’。泛应_l{j了：模糊控制系统中。一般采Ⅲ四点法来表示梯形形式的输入隶属函数。 模糊子集的数目确定对模糊控制系统的特性有很大影响，因此我们必须合理选择模糊 子集的数目。模糊子集的数日一般为3至9个，并且常取奇数。模糊子集太多，容易引起系 统不稳定，模糊子集太少系统反应迟钝。 ．67． 冈此容易引起系统不稳定，阻此 由-T-It,／N。比控制系统本身时间常数和纯之后比较人， 模糊子集应尽撼取得少一点，以保证系统的稳定性，同时由于摧个系统的控制采Hj小型PLc 取较少的模糊子集数。在这里我们取5。 在模糊控制系统中，各个模年胡子集一般都有相互重餐之处。它们的重整程度将影响系 统的性能。 重饕程度可以Hj重叠率(ORT)来衡域。对要求控制比较平稳的系统一般适中 重替率。在这里我们选择0．33。 在H／№比控制系统中，有两个变苗可以洲越，变换儿的氢比和循环H：的氢比。控制的目 的是保证循环气的H√№比稳定经～个合理的值上， 由于在混合气中除了【k和№以外的其它 气体含量基本稳定， 冈而可以通过控制循环H：的氢比米达到控制m偈比的目的，而变换儿 的氢比直接影响循环氢的氢比，并且对整个控制系统米说，变换氢的氢比时间常数火犬小 下循环氢的氢比，为此，我们选这两个域与设定值的偏差作为输入鼙，为了提高控制糟 度，我们将它们的变化率也作为输入量。对于这四个输入变最定义如下模糊子集： (1)循环氢氢比的偏著Xl ④止4,PS：⑤正人PL。 ①负人NL：②负小NS；⑤零zR (2)变换氢氢比的偏砻也 ①负人NL；②负小Ns；③零zR④正小Ps：⑤正人PL。 (3)循环氢氢比变化率x3 ①负人NL；②负小NS：③零ZR④止+PS：⑤止人PL。 (4)变换氢氢比变化率x4 ①负人札：②负小Ns；③零zR：④止小Psi⑤止人PL。 由于GOLDsTAR—K200系列PL