聚合反应釜温度模型建立方法的研究

时间：2015/7/29 8:18:00 来源：中国散热器网添加人：admin

　　2洲4年9月黑龙江工程学院学报昀然科学版聚合反应釜温度模型建立方法的研宄侯九阳王玉萍桑海涛1 1.黑龙江科技学院计算机与信息工程系，黑龙江哈尔滨150027；2.黑龙江科技学院自动化工程系，黑龙江哈尔滨150027应的动态特性和平衡方程进行机理建模，并根据系统开环实验获得的数据，利用小乘方法对模型进行辨识在51河中进行了仿真实验。

　　由于聚合过程是个具有非线性时变特点温度控制器参数时，方面可以通过对反应过程动态特性进行分析，运用数值分析的方法获取数学模型，即所谓的机理法建模；另方面，采用实验的方式来建立和验证模型，即测试法建模。下面给出机理法建模和系统辨识法，即测试法建模的原理。

　　1.1机理法建模用机理法建模就是根据生产过程中实际发生平衡方程能量平衡方程相平衡方程以及传热等基本规律的运动方程，从中获得所需的数学模型。

　　化学反应过程涉及物料能量的平衡反应动力学等，由于本课主要研究温度控制，即根据反应釜温度控制冷却水量，使进出及反应生成热达到平衡，所以这里只给出反应动力学及相平衡的近似的非线性过程模型。

　　反应动力学方程式数为气体常数；7；为反应釜温度。

　　物料平衡方程由于每种聚合反应的原料及生成物各不相同，其物料平衡方程也有所不同，以，生产为例，其物料平衡方程为加入量；为反应速率；内是单体相密度；32是放热反应，为了控制反应的温度，必须通过载热体泠却剂由夹套移去部分热量。因此其热量平衡关系为反应釜内蓄热量的变化=，放出热量，除去热量1反应器内化学反应所产生的热量单位时间度为反应物的浓度，3；好为每摩尔在不考虑反应器热损失的前提下，由反应物和载热体冷却所带走热量的总和为器的进料温度和出料温度即反应釜内的温度；为反应物的比热容假定随着反应进行，组分变化，而为常数；足为载热体与反应器内物料总传热系数为传热面积。

　　反应器内蓄热量的变化为把式284代入式，即得反应釜的动态方程式为将上式进行增量化，并且=0，得其中转化率是温度和浓度的函数，即，=7尤。在本系统中，假定变化很小，即4.，所以可以消去中间变量，并进行线性化处理，=夂么由于小范围内为常数尺可把6与71的非线性关系经线性化近似后变为4=，7把其代入6式中，可得对上述微分方程经拉氏变换得聚氯乙烯树脂的密度。

　　热平衡方程及温度模型由此可，这个非绝热反应器关于71通道的动态特性可以用个阶微分方程来描述，其传递函数是个阶滞后环节。在推导过程中忽略了反应器夹套间壁热容量，且假定釜内温度的分布是均匀的，因此简化为个集中参数的对象。

　　1.2测试法建模测试法即辨识法，般只用于建立输入输出模型。它是根据工业过程的输入和输出的实测数据进行某种数学处理后得到的模型，它的主要特点是把被研究的工业过程视为个黑匣子，完全从外部特性上测试和描述它的动态性质，因此不需要深入掌握其内部机理。

　　过程的动态特性只有当它处于变动状态下才会现出来，在稳态下是现不出来的。因此在建模过程中必须使被研究的过程处于被激励的状态，例如，施加个阶跃扰动或脉冲扰动等。温度回路易于通过阶跃响应实验来采集必要的数据，因此采用阶跃响应的测试数据来辨识系统参数。

　　由上面分析可知，聚合反应是个惯性带时滞传递函数模型来近似。对于阶模型，先确立传递函数的模型，即在6=0时刻对零初始状态加入幅值为的阶跃输入0，输出为，典型阶跃响应曲线2所不。

　　运用连续时间的小乘辨识法得出系统模型的小乘法形式为K 0为噪声项将上式离散化后可以为数，并且7和以都是在时刻的测量值。

　　其中取根据准则函数，=82极小化原则，解得0的估算值为考虑到系统的纯滞后环节，可作如下变换取左=饫1所以此时其中，是米样时间，是数据长度，饥是纯滞后数据长度。由以上两矩阵可以确定参数估算值，从而确定系统动态模型。

　　2仿真实验与结论在分析反应过程中的温度动态特性的基础上，确定了对象传递函数的基本模型，然后采用上述辨识方法对模拟实验获取的数据进行辨识得到系统开环模型为6.0=，其中采样周期为355，利用1仙6.1中的51加瓜做仿真实吓转第62页黑龙江工程学院学报自然科学版性；当91时，比较判断矩阵不致，必须进行修正。

　　2.7供应链综合绩效评价的计算方法层次分析法得到方案层各指标的层次总排序权值卟，经无量纲化处理评价指标的原始值转化为的评价值为力纟=2，18，则供应链绩效评价的综合评价的终得分是供应链绩效评价综合评价划分标准如下若760.9，1.0，则为级水平，即运行很好；若若0.7，0.9，则为级水平，即运行正常；若若70.5，0.7，则为级水平，即运行基本正常，若若70，0.5，则为级水平，即不能正常运行。

　　根据上述评价结果和划分标准，可以判断供应链系统运行情况，实现综合评价；也可对多条不同供应链系统进行情况作出比较分析；同时还可以度量递阶层次结构中每个准则因素的运行结果，例如供应链业务流程状况供应链节点企业间的协调性供应链系统运行结果供应链学习与发展水平等方面的运行效果。

　　3结论作为种正在蓬勃发展的管理理论，供应链管理的动作效果需要套完整的评价体系。本文在结合模糊层次分析法的基础上，构建了供应链综合绩效评价模型并给出了相应的综合评价的计算方法，希望能够较全面的评价供应链的整体综合绩效，为企业评价其供应链系统运行的绩效提供参考。

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　　责任编校郝丽英止接第49页验，测得阶跃响应为其中虚曲线为系统开环实际输出，实曲线为仿真输出，可以看出两组曲线比较接近，3.

　　由上述对聚合反应釜对象的温度模型建立过程及仿真实验结果可以看出，对时变时滞非线性法得到满意的结果，这主要是由于需要确定的过程参数较多，并且这些参数在生产过程中是时变的。

　　因此，必须在分析动态特性的基础上，定性地得出对象的基本模型，即用阶或阶加滞后模型近似，再使用文中提供的辩识方法定量地确定模型中控制器算法选择和参数确定提供可靠的保证。

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