二元精馏塔的耦合分析系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及自动控制领域，具体涉及一种针对二元精馏塔的耦合分析系统。
【背景技术】
[0002] 精馏是化工工业和炼油工业中，应用广泛的传质过程。其目的是将混合液中的各 组分进行分离，使混合液达到所规定的纯度。精馏塔是石化生产系统中最重要的环节之一， 针对其的控制分析是控制领域重要的热点之一。二元精馏塔，是最基本也是最常用的精馏 装置，其可实现两组分的分离功能。但在实际工业背景中，如图1所示的二元精馏塔控制模 型图，待精馏组分经过精馏塔的控制被分离成重组分和轻组分。各控制变量间通常具有强 耦合性，至少控制困难度较高，而传统的耦合分析方法是利用动态参数与静态参数结合以 获取相对增益矩阵。该方法虽然计算过程简便，但不能完全的获取系统全局的耦合性，且动 态参数的获取困难，不易于控制工程师的使用。
【发明内容】
[0003] 有鉴于此，本发明的主要目的是提供一种针对二元精馏塔可以在时域内获得全局 的耦合性分析系统，方便控制工程师的使用。
[0004] 根据本发明的一种实施方式，二元精馏塔耦合分析系统，包括：
[0005] 辨识单元，用于根据所需辨识的二元精馏塔的输入和输出，辨识出二元精馏塔的 传递函数；
[0006] 耦合分析单元，根据耦合分析方法对所述系统辨识单元辨识出的传递函数进行耦 合分析从而计算出耦合度；
[0007] 数据输出单元，用于将所述耦合分析单元的耦合度输出以时域输出。
[0008] 所辨识的二元精馏塔系统2输入2输出的模型传递函数模型为
【主权项】
1. 一种二元精馏塔耦合分析系统，其特征在于，包括： 辨识单元，用于根据所需辨识的二元精馏塔的输入和输出，辨识出二元精馏塔的传递 函数； 耦合分析单元，根据耦合分析方法对所述系统辨识单元辨识出的传递函数进行耦合分 析从而给出耦合度； 数据输出单元，用于将所述耦合分析单元的耦合度输出。
2. 如权利要求1所述的耦合分析系统，其特征在于，所述耦合分析系统目标对象为二 元精馏塔模型，所述二元精馏塔模型为2输入2输出的模型，所述二元精馏塔模型的传递函 数为?-
其中，⑴=心(命_'_'为G(s)第j个输出到第i个输入的传递函数，tu彡〇为该第 i个输入到第j个输出的通道的时滞，i= 1，2,j= 1，2 ; 其中，所述系统辨识单元具体用于利用最小二乘法来辨识所述二元精馏塔模型的传递 函数。
3. 如权利要求2所述的耦合分析系统，其特征在于，所述耦合分析单元具体用于根据 以下公式确定所述传递函数的耦合度：
其中Iij⑴为所述传递函数Gu(s)的耦合度；为传递函数Gu(s)的单位 阶跃响应；I71为拉普拉斯反变换。
4. 如权利要求2的耦合分析系统，特征在于，所述耦合分析单元具体用于根据以下公 式确定所述传递函数的耦合度： 当闭环滞后大于开环滞后时，所述耦合度在[〇, 为零； 当开环滞后大于闭环滞后时，在[〇,Tu]，使月
鲁
其中为根据所述系统辨识单元辨识出的传递函数； 其中△为所述系统辨识单元的采样时间； 其中闭环滞后为所述耦合度计算式分子滞后TuTU，开环滞后为所述耦合度 计算式分子滞后Tij。
5. 如权利要求1所述的耦合分析系统，其特征在于，所述数据输出单元具体用于在横 纵坐标系的纵坐标上输出所述耦合度，并在所述横纵坐标系的横坐标上输出所述耦合度对 应的时间域。
【专利摘要】本发明公开了一种二元精馏塔的耦合分析系统，用于针对二元精馏塔，提供动态耦合分析方法，满足控制工程师分析需求。二元精馏塔的耦合分析系统包括，辨识单元，用于根据所需辨识的二元精馏塔的输入和输出，辨识出二元精馏塔的传递函数；耦合分析单元，根据耦合分析方法对所述系统辨识单元辨识出的传递函数进行耦合分析从而给出耦合度；数据输出单元，用于将所述耦合分析单元的耦合度输出。本方法的优点是基于时域，计算简单，便于控制工程师使用，并且可以直观同时可以给出系统在时域内的全局耦合性。
【IPC分类】G05B19-418
【公开号】CN104699040
【申请号】CN201510052397
【发明人】靳其兵, 王涵睿, 蒋北艳, 王琪
【申请人】北京化工大学
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年2月1日