CN112987672B - 用于陶瓷渗花墨水混线生产的增益调度方法和装置 - Google Patents
用于陶瓷渗花墨水混线生产的增益调度方法和装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112987672B CN112987672B CN202110243387.3A CN202110243387A CN112987672B CN 112987672 B CN112987672 B CN 112987672B CN 202110243387 A CN202110243387 A CN 202110243387A CN 112987672 B CN112987672 B CN 112987672B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ceramic
- gain scheduling
- container
- parameters
- unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 81
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 63
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 230000000740 bleeding effect Effects 0.000 claims abstract description 66
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims abstract description 36
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 claims abstract description 20
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 55
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 36
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 21
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 19
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 14
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 12
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 7
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 4
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 3
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 claims description 3
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 3
- 238000005457 optimization Methods 0.000 claims description 3
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 3
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 claims description 3
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000007641 inkjet printing Methods 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 1
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM]
- G05B19/41885—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM] characterised by modeling, simulation of the manufacturing system
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/32—Operator till task planning
- G05B2219/32339—Object oriented modeling, design, analysis, implementation, simulation language
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Inks, Pencil-Leads, Or Crayons (AREA)
- Ink Jet (AREA)
Abstract
本发明公开了用于陶瓷渗花墨水混线生产的增益调度方法及装置，该方法包括：采用传感器采集陶瓷渗花墨水混线生产过程中的测量参数后，根据测量参数，根据预先设立的陶瓷渗花墨水混线生产的化工过程动态模型计算获得当前陶瓷渗花墨水混线生产的墨水品种的时变函数向量，然后基于时变函数向量，采用增益调度模型预测控制算法得出控制律参数，再根据控制律参数，采用增益调度控制算法，计算对陶瓷渗花墨水混线生产的增益调度控制参数，最后根据增益调度控制参数控制陶瓷渗花墨水混线生产线。本方法采用增益调度控制算法可以实时调整控制器参数，增益调度控制算法根据墨水品种变化进行自动调整，且鲁棒性高，可广泛应用于瓷砖生产行业中。
Description
技术领域
本发明涉及计算机处理领域，特别是涉及一种用于陶瓷渗花墨水混线生产的增益调度方法和装置。
背景技术
随着社会的发展，各种工业产品的应用越来越广泛，陶瓷作为一种重要的建筑、装饰材料，其得到了广泛的应用，具有巨大的市场。随着科技的发展，目前在陶瓷的生产过程中，陶瓷喷墨打印技术得到了较为广泛的应用，可以提高陶瓷的生产效率。目前技术中，虽然陶瓷喷墨打印技术极大提升了仿古砖、全抛釉、微晶石等瓷砖产品的装饰效果，但是陶瓷渗花墨水及其喷墨陶瓷的制备工艺和生产过程中，只适应于单一品种生产，其控制器不能随着墨水品种变化而变化，如果需要生产多种品种，需要人工进行干预，自动化控制水平还比较低，导致生产效率低。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供用于陶瓷渗花墨水混线生产的增益调度方法和装置。
本申请实施例第一方面提供了一种用于陶瓷渗花墨水混线生产的增益调度方法，包括以下步骤：
采用传感器采集陶瓷渗花墨水混线生产过程中的测量参数，所述测量参数包括pH值、温度、浓度；
根据所述测量参数，根据预先设立的陶瓷渗花墨水混线生产的化工过程动态模型计算获得当前陶瓷渗花墨水混线生产的墨水品种的时变函数向量；
基于所述时变函数向量，采用增益调度模型预测控制算法得出控制律参数；
根据所述控制律参数，采用增益调度控制算法，计算对陶瓷渗花墨水混线生产的增益调度控制参数；
根据所述增益调度控制参数控制陶瓷渗花墨水混线生产线。
在一个实施例中，所述时变函数向量包括根据所述测量参数计算获得的参数向量。
在一个实施例中，所述化工过程动态模型包括第一连续搅拌反应釜、第二连续搅拌反应釜和快速分离釜，所述第一连续搅拌反应釜的输出作为所述第二连续搅拌反应釜的输入，所述第二连续搅拌反应釜的输出作为所述快速分离釜的输入。
在一个实施例中，所述增益调度控制参数包括用于控制第一连续搅拌反应釜的第一控制参数、用于控制第二连续搅拌反应釜的第二控制参数和用于控制快速分离釜的第三控制参数。
在一个实施例中，所述化工过程动态模型的动力学方程如下：
其中，A表示第一连续搅拌反应釜和第二连续搅拌反应釜的反应物，B表示A所转化的产物，C表示A在转化过程的副产品，D表示溶剂；将第一连续搅拌反应釜、第二连续搅拌反应釜和快速分离釜依次简称为容器1、容器2、容器3，将A转化为B的反应称为反应1，将A转化为C的反应称为反应2，则上述方程中的参数分别表示：
CA1、CA2、CA3分别表示A在容器1、容器2、容器3中的质量分数，单位为kmol/m3；
CB1、CB2、CB3分别表示B在容器1、容器2、容器3中的质量分数，单位为kmol/m3；
CC1、CC2、CC3分别表示C在容器1、容器2、容器3中的质量分数，单位为kmol/m3；
CAr、CBr、CCr分别表示A，B，C在循环中的质量分数，单位为kmol/m3；
CA10、CA20分别表示容器1、容器2进料流中A的质量分数，单位为kmol/m3；
Cp分别表示热容，单位为kJ/kgK；
ρ表示产物B的浓度，单位为kmol/m3；
E1(θ)、E2(θ)分别表示反应1、反应2的活化能，单位为kJ/kmol；
θ分别表示为不同墨水品种对应的时变函数，是关于浓度的函数；
F1、F2、F3分别表示容器1、容器2、容器3的出水流量，单位为m3/h；
F10、F20分别表示进料流至容器1、容器2的流量，单位为m3/h；
Fr分别表示循环流量，单位为m3/h；
Hvap分别表示汽化热，单位为kJ/kmol；
ΔH1、ΔH2分别表示反应1、反应2的反应热，单位为kJ/kmol；
k1、k2分别表示反应1、反应2的指前因子值，单位为1/h；
MHA、MHB、MHC分别表示A，B，C的分子量，单位为；kg/kmol
Q1、Q2、Q3分别表示第一控制参数、第二控制参数和第三控制参数，代表容器1、容器2、容器3的热量输入/排出，单位为kJ/h；
R分别表示气体常数，单位为kJ/kmolK；
T1、T2、T3分别表示容器1、容器2、容器3中的温度，单位为K；
T10、T20分别表示到容器1、容器2的进料流温度，单位为K；
V1、V2、V3分别表示容器1，2，3的体积，单位为m3；
αA,αB,αC,αD分别表示A，B，C，D的相对挥发度。
在一个实施例中，所述计算对陶瓷渗花墨水混线生产的增益调度控制参数，其具体通过下式进行计算：
其中，u(k)表示增益调度控制参数，u(k)＝[Q1 Q2 Q3]T，L表示墨水品种的总数，λ表示墨水品种的序号，θλ表示时变函数向量，Fk表示控制律参数，且
Wk,λ表示一个正定的矩阵参数，Yk,λ(λ＝1,…,L)表示一个任意矩阵，且Wk,λ和Yk,λ(λ＝1,…,L)的数值可以通过求解如下线性矩阵不等式优化问题获得：
其中，γk表示控制性能指标所能达到的上限，I表示单位矩阵。
在一个实施例中，根据所述增益调度控制参数控制陶瓷渗花墨水混线生产线中，具体通过以下系统状态变化方程实现对陶瓷渗花墨水混线生产线的控制：
x(k+1)＝A(θ)x(k)+B(θ)u(k)
其中，x(k)∈Rn表示可测系统状态，包含化工过程动态模型里所有的状态量：CA1、CA2、CA3、CB1、CB2、CB3、CC1、CC2、CC3、T1、T2、T3；x(k+1)表示更新后的状态，矩阵A(θ)和矩阵B(θ)是对化工过程动态模型的雅克比矩阵进行离散化得到的矩阵，与时变函数向量θ相关，
0≤θλ≤1，
本申请实施例第二方面提供了一种用于陶瓷渗花墨水混线生产的增益调度装置，包括：
采集单元，用于采用传感器采集陶瓷渗花墨水混线生产过程中的测量参数，所述测量参数包括pH值、温度、浓度；
第一计算单元，用于根据所述测量参数，根据预先设立的陶瓷渗花墨水混线生产的化工过程动态模型计算获得当前陶瓷渗花墨水混线生产的墨水品种的时变函数向量；
第二计算单元，用于基于所述时变函数向量，采用增益调度模型预测控制算法得出控制律参数；
第三计算单元，用于根据所述控制律参数，采用增益调度控制算法，计算对陶瓷渗花墨水混线生产的增益调度控制参数；
控制单元，用于根据所述增益调度控制参数控制陶瓷渗花墨水混线生产线。
本申请实施例第三方面提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行上述的用于陶瓷渗花墨水混线生产的增益调度方法。
本申请实施例第四方面提供了一种电子设备，包括：处理器和存储器；其中，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序适于由所述处理器加载并执行上述的用于陶瓷渗花墨水混线生产的增益调度方法。
本申请实施例的有益效果是：本申请实施例通过采用传感器采集陶瓷渗花墨水混线生产过程中的测量参数后，根据所述测量参数，根据预先设立的陶瓷渗花墨水混线生产的化工过程动态模型计算获得当前陶瓷渗花墨水混线生产的墨水品种的时变函数向量，然后基于所述时变函数向量，采用增益调度模型预测控制算法得出控制律参数，再根据所述控制律参数，采用增益调度控制算法，计算对陶瓷渗花墨水混线生产的增益调度控制参数，最后根据所述增益调度控制参数控制陶瓷渗花墨水混线生产线。本方法采用增益调度控制算法可以实时调整控制器参数，增益调度控制算法根据墨水品种变化(对应时变参数向量变化)进行自动调整，从而本方法具有更好的控制性能，且鲁棒性高。
附图说明
为了更清楚地说明本申请或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单说明，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例的一种用于陶瓷渗花墨水混线生产的增益调度方法的流程图；
图2是本申请实施例的一种用于陶瓷渗花墨水混线生产的增益调度方法的控制原理示意图；
图3是本申请实施例的一种用于陶瓷渗花墨水混线生产的增益调度装置的系统框图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在下述介绍中，术语“第一”、“第二”仅为用于描述的目的，用于区分同类对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性。下述介绍提供了本申请的多个实施例，不同实施例之间可以替换或者合并组合，因此本申请也可认为包含所记载的相同和/或不同实施例的所有可能组合。因而，如果一个实施例包含特征A、B、C，另一个实施例包含特征B、D，那么本申请也应视为包括含有A、B、C、D的一个或多个所有其他可能的组合的实施例，尽管该实施例可能并未在以下内容中有明确的文字记载。
下面的描述提供了示例，并且不对权利要求书中阐述的范围、适用性或示例进行限制。可以在不脱离本申请内容的范围的情况下，对描述的元素的功能和布置做出改变。各个示例可以适当省略、替代或添加各种过程或组件。例如所描述的方法可以以所描述的顺序不同的顺序来执行，并且可以添加、省略或组合各种步骤。此外，可以将关于一些示例描述的特征组合到其他示例中。
参照图1，本申请实施例提供了一种用于陶瓷渗花墨水混线生产的增益调度方法，包括以下步骤：
S20、采用传感器采集陶瓷渗花墨水混线生产过程中的测量参数，所述测量参数包括pH值、温度、浓度；
S40、根据所述测量参数，根据预先设立的陶瓷渗花墨水混线生产的化工过程动态模型计算获得当前陶瓷渗花墨水混线生产的墨水品种的时变函数向量；
S60、基于所述时变函数向量，采用增益调度模型预测控制算法得出控制律参数；
S80、根据所述控制律参数，采用增益调度控制算法，计算对陶瓷渗花墨水混线生产的增益调度控制参数；
S100、根据所述增益调度控制参数控制陶瓷渗花墨水混线生产线。
增益调度的目的是使控制器和模型参数相关，从而本方法中，由于时变函数向量是根据测量参数计算获得的，因此，应用增益调度控制算法可以实时调整控制参数，从而相对比固定状态反馈控制律的鲁棒控制获得更好的控制性能，通过设计增益调度控制算法可以降低控制器设计的保守性，本控制方法的采用将显著提高陶瓷渗花墨水生产效率，自动化程度高。
在一个实施例中，所述时变函数向量包括根据时间计算获得的参数向量或根据所述测量参数计算获得的参数向量。时变函数向量用于增益调度控制过程的调度控制。本实施例中，时变函数向量包括根据浓度计算获得的参数向量。
在一个实施例中，所述化工过程动态模型包括第一连续搅拌反应釜、第二连续搅拌反应釜和快速分离釜，所述第一连续搅拌反应釜的输出作为所述第二连续搅拌反应釜的输入，所述第二连续搅拌反应釜的输出作为所述快速分离釜的输入。
在一个实施例中，所述增益调度控制参数包括用于控制第一连续搅拌反应釜的第一控制参数、用于控制第二连续搅拌反应釜的第二控制参数和用于控制快速分离釜的第三控制参数。
在一个实施例中，所述化工过程动态模型的动力学方程如下：
其中，A表示第一连续搅拌反应釜和第二连续搅拌反应釜的反应物，B表示A所转化的产物，C表示A在转化过程的副产品，D表示溶剂；将第一连续搅拌反应釜、第二连续搅拌反应釜和快速分离釜依次简称为容器1、容器2、容器3，将A转化为B的反应称为反应1，将A转化为C的反应称为反应2，则上述方程中的参数分别表示：
CA1、CA2、CA3分别表示A在容器1、容器2、容器3中的质量分数，单位为kmol/m3；
CB1、CB2、CB3分别表示B在容器1、容器2、容器3中的质量分数，单位为kmol/m3；
CC1、CC2、CC3分别表示C在容器1、容器2、容器3中的质量分数，单位为kmol/m3；
CAr、CBr、CCr分别表示A，B，C在循环中的质量分数，单位为kmol/m3；
CA10、CA20分别表示容器1、容器2进料流中A的质量分数，单位为kmol/m3；
Cp表示热容，单位为kJ/kgK；
ρ表示产物B的浓度，单位为kmol/m3；
E1(θ)、E2(θ)分别表示反应1、反应2的活化能，单位为kJ/kmol；
θ分别表示为不同墨水品种对应的时变函数，是关于浓度的函数；
F1、F2、F3分别表示容器1、容器2、容器3的出水流量，单位为m3/h；
F10、F20分别表示进料流至容器1、容器2的流量，单位为m3/h；
Fr分别表示循环流量，单位为m3/h；
Hvap分别表示汽化热，单位为kJ/kmol；
ΔH1、ΔH2分别表示反应1、反应2的反应热，单位为kJ/kmol；
k1、k2分别表示反应1、反应2的指前因子值，单位为1/h；
MHA、MHB、MHC分别表示A，B，C的分子量，单位为；kg/kmol
Q1、Q2、Q3分别表示第一控制参数、第二控制参数和第三控制参数，代表容器1、容器2、容器3的热量输入/排出，单位为kJ/h；
R分别表示气体常数，单位为kJ/kmolK；
T1、T2、T3分别表示容器1、容器2、容器3中的温度，单位为K；
T10、T20分别表示到容器1、容器2的进料流温度，单位为K；
V1、V2、V3分别表示容器1，2，3的体积，单位为m3；
αA,αB,αC,αD分别表示A，B，C，D的相对挥发度。
在一个实施例中，所述计算对陶瓷渗花墨水混线生产的增益调度控制参数，其具体通过下式进行计算：
其中，u(k)表示增益调度控制参数，u(k)＝[Q1 Q2 Q3]T，L表示墨水品种的总数，λ表示墨水品种的序号，θλ表示时变函数向量，Fk表示控制律参数，且
Wk,λ表示一个正定的矩阵参数，Yk,λ(λ＝1,…,L)表示一个任意矩阵，且Wk,λ和Yk,λ(λ＝1,…,L)的数值可以通过求解如下线性矩阵不等式优化问题获得：
其中，γk表示控制性能指标所能达到的上限，I表示单位矩阵。
在一个实施例中，根据所述增益调度控制参数控制陶瓷渗花墨水混线生产线中，具体通过以下系统状态变化方程实现对陶瓷渗花墨水混线生产线的控制：
x(k+1)＝A(θ)x(k)+B(θ)u(k)
其中，x(k)∈Rn表示可测系统状态，包含化工过程动态模型里所有的状态量：CA1、CA2、CA3、CB1、CB2、CB3、CC1、CC2、CC3、T1、T2、T3；x(k+1)表示更新后的状态，矩阵A(θ)和矩阵B(θ)是对化工过程动态模型的雅克比矩阵进行离散化得到的矩阵，与时变函数向量θ相关，
0≤θλ≤1，
由于参数向量θ值可以在线测量或估计，可以采用增益调度控制算法得出的控制律参数来改善控制性能，增益调度控制算法根据墨水品种变化(对应时变参数向量变化)进行自动调整，从而本方法具有更好的控制性能，且鲁棒性高。
本申请实施例第二方面提供了一种用于陶瓷渗花墨水混线生产的增益调度装置，包括：
采集单元，用于采用传感器采集陶瓷渗花墨水混线生产过程中的测量参数，所述测量参数包括pH值、温度、浓度；
第一计算单元，用于根据所述测量参数，根据预先设立的陶瓷渗花墨水混线生产的化工过程动态模型计算获得当前陶瓷渗花墨水混线生产的墨水品种的时变函数向量；
第二计算单元，用于基于所述时变函数向量，采用增益调度模型预测控制算法得出控制律参数；
第三计算单元，用于根据所述控制律参数，采用增益调度控制算法，计算对陶瓷渗花墨水混线生产的增益调度控制参数；
控制单元，用于根据所述增益调度控制参数控制陶瓷渗花墨水混线生产线。
本实施例提供的计算机存储介质，可执行本发明前述实施例提供的增益调度装置，具体相应的功能和有益效果。
本申请实施例第三方面提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行上述的用于陶瓷渗花墨水混线生产的增益调度方法。本实施例提供的计算机存储介质，可执行本发明前述实施例提供的增益调度方法，具体相应的功能和有益效果。
本申请实施例第四方面提供了一种电子设备，包括：处理器和存储器；其中，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序适于由所述处理器加载并执行上述的用于陶瓷渗花墨水混线生产的增益调度方法。本实施例提供的电子设备，可执行本发明前述实施例提供的增益调度方法，具体相应的功能和有益效果。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (6)
1.一种用于陶瓷渗花墨水混线生产的增益调度方法，其特征在于，包括以下步骤：
采用传感器采集陶瓷渗花墨水混线生产过程中的测量参数，所述测量参数包括pH值、温度、浓度；
根据所述测量参数，根据预先设立的陶瓷渗花墨水混线生产的化工过程动态模型计算获得当前陶瓷渗花墨水混线生产的墨水品种的时变函数向量，所述化工过程动态模型包括第一连续搅拌反应釜、第二连续搅拌反应釜和快速分离釜，所述第一连续搅拌反应釜的输出作为所述第二连续搅拌反应釜的输入，所述第二连续搅拌反应釜的输出作为所述快速分离釜的输入，所述时变函数向量包括根据所述测量参数计算获得的参数向量；所述化工过程动态模型的动力学方程如下：
其中，A表示第一连续搅拌反应釜和第二连续搅拌反应釜的反应物，B表示A所转化的产物，C表示A在转化过程的副产品，D表示溶剂；将第一连续搅拌反应釜、第二连续搅拌反应釜和快速分离釜依次简称为容器1、容器2、容器3，将A转化为B的反应称为反应1，将A转化为C的反应称为反应2，则上述方程中的参数分别表示：
CA1、CA2、CA3分别表示A在容器1、容器2、容器3中的质量分数，单位为kmol/m3；
CB1、CB2、CB3分别表示B在容器1、容器2、容器3中的质量分数，单位为kmol/m3；
CC1、CC2、CC3分别表示C在容器1、容器2、容器3中的质量分数，单位为kmol/m3；
CAr、CBr、CCr分别表示A，B，C在循环中的质量分数，单位为kmol/m3；
CA10、CA20分别表示容器1、容器2进料流中A的质量分数，单位为kmol/m3；
Cp分别表示热容，单位为kJ/kgK；
ρ表示产物B的浓度，单位为kmol/m3；
E1(θ)、E2(θ)分别表示反应1、反应2的活化能，单位为kJ/kmol；
θ分别表示为不同墨水品种对应的时变函数，是关于浓度的函数；
F1、F2、F3分别表示容器1、容器2、容器3的出水流量，单位为m3/h；
F10、F20分别表示进料流至容器1、容器2的流量，单位为m3/h；
Fr分别表示循环流量，单位为m3/h；
Hvap分别表示汽化热，单位为kJ/kmol；
ΔH1、ΔH2分别表示反应1、反应2的反应热，单位为kJ/kmol；
k1、k2分别表示反应1、反应2的指前因子值，单位为1/h；
MHA、MHB、MHC分别表示A，B，C的分子量，单位为；kg/kmol
Q1、Q2、Q3分别表示第一控制参数、第二控制参数和第三控制参数，代表容器1、容器2、容器3的热量输入/排出，单位为kJ/h；
R分别表示气体常数，单位为kJ/kmolK；
T1、T2、T3分别表示容器1、容器2、容器3中的温度，单位为K；
T10、T20分别表示到容器1、容器2的进料流温度，单位为K；
V1、V2、V3分别表示容器1，2，3的体积，单位为m3；
αA,αB,αC,αD分别表示A，B，C，D的相对挥发度；
基于所述时变函数向量，采用增益调度模型预测控制算法得出控制律参数，所述增益调度控制参数包括用于控制第一连续搅拌反应釜的第一控制参数、用于控制第二连续搅拌反应釜的第二控制参数和用于控制快速分离釜的第三控制参数；
根据所述控制律参数，采用增益调度控制算法，计算对陶瓷渗花墨水混线生产的增益调度控制参数；
根据所述增益调度控制参数控制陶瓷渗花墨水混线生产线。
2.根据权利要求1所述的用于陶瓷渗花墨水混线生产的增益调度方法，其特征在于，所述计算对陶瓷渗花墨水混线生产的增益调度控制参数，其具体通过下式进行计算：
其中，u(k)表示增益调度控制参数，u(k)＝[Q1 Q2 Q3]T，L表示墨水品种的总数，λ表示墨水品种的序号，θλ表示时变函数向量，Fk表示控制律参数，且
Wk,λ表示一个正定的矩阵参数，Yk,λ(λ＝1,…,L)表示一个任意矩阵，且Wk,λ和Yk,λ(λ＝1,…,L)的数值可以通过求解如下线性矩阵不等式优化问题获得：
其中，γk表示控制性能指标所能达到的上限，I表示单位矩阵。
3.根据权利要求1所述的用于陶瓷渗花墨水混线生产的增益调度方法，其特征在于，根据所述增益调度控制参数控制陶瓷渗花墨水混线生产线中，具体通过以下系统状态变化方程实现对陶瓷渗花墨水混线生产线的控制：
x(k+1)＝A(θ)x(k)+B(θ)u(k)
其中，x(k)∈Rn表示可测系统状态，包含化工过程动态模型里所有的状态量：CA1、CA2、CA3、CB1、CB2、CB3、CC1、CC2、CC3、T1、T2、T3；x(k+1)表示更新后的状态，矩阵A(θ)和矩阵B(θ)是对化工过程动态模型的雅克比矩阵进行离散化得到的矩阵，与时变函数向量θ相关，
0≤θλ≤1，
4.一种用于陶瓷渗花墨水混线生产的增益调度装置，其特征在于，包括：
采集单元，用于采用传感器采集陶瓷渗花墨水混线生产过程中的测量参数，所述测量参数包括pH值、温度、浓度；
第一计算单元，用于根据所述测量参数，根据预先设立的陶瓷渗花墨水混线生产的化工过程动态模型计算获得当前陶瓷渗花墨水混线生产的墨水品种的时变函数向量；
第二计算单元，用于基于所述时变函数向量，采用增益调度模型预测控制算法得出控制律参数；
第三计算单元，用于根据所述控制律参数，采用增益调度控制算法，计算对陶瓷渗花墨水混线生产的增益调度控制参数；
控制单元，用于根据所述增益调度控制参数控制陶瓷渗花墨水混线生产线；
所述增益调度装置的增益调度方法如权利要求1～3任一项所述的增益调度方法 。
5.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行如权利要求1至3中任意一项的用于陶瓷渗花墨水混线生产的增益调度方法。
6.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器和存储器；其中，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序适于由所述处理器加载并执行如权利要求1至3中任意一项的用于陶瓷渗花墨水混线生产的增益调度方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110243387.3A CN112987672B (zh) | 2021-03-05 | 2021-03-05 | 用于陶瓷渗花墨水混线生产的增益调度方法和装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110243387.3A CN112987672B (zh) | 2021-03-05 | 2021-03-05 | 用于陶瓷渗花墨水混线生产的增益调度方法和装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112987672A CN112987672A (zh) | 2021-06-18 |
| CN112987672B true CN112987672B (zh) | 2022-01-04 |
Family
ID=76352954
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110243387.3A Active CN112987672B (zh) | 2021-03-05 | 2021-03-05 | 用于陶瓷渗花墨水混线生产的增益调度方法和装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112987672B (zh) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4768143A (en) * | 1986-10-09 | 1988-08-30 | The Babcock & Wilcox Company | Apparatus and method using adaptive gain scheduling algorithm |
| CN202516542U (zh) * | 2012-03-06 | 2012-11-07 | 美药星（南京）制药有限公司 | 反应釜pH及温度自动控制系统 |
| CN104020800B (zh) * | 2014-05-30 | 2017-01-18 | 浙江理工大学 | 一种染色在线反馈控制系统及其方法 |
| CN104536294B (zh) * | 2014-12-10 | 2017-03-08 | 浙江大学 | 基于连续搅拌反应釜的多目标分层预测控制方法 |
| CN109507881A (zh) * | 2018-11-08 | 2019-03-22 | 广东道氏技术股份有限公司 | 一种陶瓷渗花墨水制备过程的分布式预测控制方法及系统 |
| CN109375509B (zh) * | 2018-11-08 | 2021-11-16 | 广东道氏技术股份有限公司 | 一种微纳米材料制备过程的鲁棒模型预测控制方法及系统 |
-
2021
- 2021-03-05 CN CN202110243387.3A patent/CN112987672B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112987672A (zh) | 2021-06-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Marchetti et al. | Predictive control based on discrete convolution models | |
| JP2003526856A (ja) | プロセス制御システム | |
| EP0879443A1 (en) | A method of optimal controller design for multivariable predictive control utilizing range control | |
| Te Braake et al. | Semi-mechanistic modeling of chemical processes with neural networks | |
| CN112987672B (zh) | 用于陶瓷渗花墨水混线生产的增益调度方法和装置 | |
| Tian et al. | Pattern-based predictive control for ETBE reactive distillation | |
| US4358821A (en) | Method and apparatus for the incorporation of varying flow in the control of process quantities | |
| CN109814379A (zh) | Mimo异因子全格式无模型控制方法 | |
| CN105400951B (zh) | 一种用于硅钢退火的加湿混合控制系统及其控制方法 | |
| CN101414159B (zh) | 基于连续型模糊插值的模糊控制方法和系统 | |
| CN103033049A (zh) | 烧结机主抽风机负压控制方法及系统 | |
| CN108594659A (zh) | 一种基于ltr的smc控制方法在cstr系统中的应用 | |
| CN108388218A (zh) | 基于潜变量过程迁移模型的修正自适应批次过程优化方法 | |
| CN114880926B (zh) | 一种基于格氏反应的数字孪生系统 | |
| CN103197692A (zh) | 一种流量控制方法、装置及系统 | |
| CN109375509B (zh) | 一种微纳米材料制备过程的鲁棒模型预测控制方法及系统 | |
| CN108479438A (zh) | 一种车用尿素溶液制造方法 | |
| Patisson et al. | Modeling of Gas‐Solid Reactions: Kinetics, Mass and Heat Transfer, and Evolution of the Pore Structure | |
| CN105404146B (zh) | 一种电石炉炉况诊断方法和系统 | |
| Alvarez et al. | An approach to control of bioreactors. Application of the gain–scheduling method | |
| Balaton et al. | Model-based split-range algorithm for the temperature control of a batch reactor | |
| Habobi et al. | Dynamics, Simulation, and Control of a Batch Distillation Column using Labview | |
| CN1049051C (zh) | 无模型控制技术 | |
| Lim et al. | The control of pH neutralization process in the large scale reactor | |
| Lewis et al. | Simplified Humidification Calculations-Systems Other than Air and Water. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |