氧化铝高压溶出温度系统辨识研究

作     者：黄皓月 

作者单位：昆明理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈焰

授予年度：2014年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：高压溶出 温度控制 非参数模型辨识 参数模型辨识 PID控制 

摘      要：拜耳法工艺生产氧化铝过程中,高压溶出温度是影响氧化铝溶出率的最主要因素;中州铝厂高压溶出采用双流法溶出工艺,高压溶出温度控制仍采用人工手动调节,对人员依赖性强,温度波动大,不仅能耗高,氧化铝溶出率也得不到保证。氧化铝溶出化学反应为可逆反应,很难依据物理及化学反应机理建立精确的模型,且高压溶出器温度模型研究鲜见刊载;温度参数整定及控制难于达到理想效果。为实现氧化铝高压溶出温度自动控制,提高系统响应特性,文章采用非参数模型和参数模型两种辨识方法对系统进行模型辨识。 经过对中州铝厂溶出生产3组近5个月一万多组温度数据分析研究,选取两组不同时间段内采集的数据进行实验分析。在非参数模型辨识过程中,利用阶跃响应法辨识出系统的阶跃响应曲线;在参数辨识过程中,对系统做了结构与阶次辨识。辨识结果表明：采用参数模型辨识所得模型与实际曲线拟合度更高;通过交叉检验法和残差分析验证了模型的有效性;代数稳定判据表明：系统是稳定的,可以对系统进行闭环自动控制。为了实现温度自动控制,采用次最优降阶算法,辨识出一阶纯滞后模型;最后对系统进行了闭环控制设计,采用Z-N整定法对模型进行PID参数整定,通过Matlab/Simulink仿真说明控制的有效性,得出的PID控制参数可以直接指导实际生产。 由系统辨识所得的模型为参数整定、优化控制提供了模型依据;同时对氧化铝高压溶出温度实现闭环PID自动控制,不仅提高控制精度,缩减人工,降低能耗,提高企业经济效益,也为解决氧化铝高压溶出温度控制和智能优化进行了有益的探讨和尝试,同时也为研究高压溶出温度特性提供了重要手段。