電加熱反應(yīng)釜作為制藥生產(chǎn)中實現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)的主要設(shè)備，在制藥行業(yè)溫 度控制領(lǐng)域，很多系統(tǒng)控制方法設(shè)計為常規(guī)PID控制方式和模糊控制相結(jié)合的智能控制方式，其控制方法的研究具有非常重要的意義。在實際的化工生產(chǎn)過程中，溫度是工業(yè)生產(chǎn)中常見的工藝參數(shù)之一，任何物理變化和化學(xué)反應(yīng)過程都與溫度密切相關(guān)。電加熱反應(yīng)釜的溫度控制占有著極為重要的地位。因此如何對電加熱反應(yīng)釜內(nèi)化學(xué)反應(yīng)溫度進行精確、有效的控制，顯得至關(guān)重要。然而，由于溫度控制系統(tǒng)的過程復(fù)雜多變，具有不確定性，因此溫度系統(tǒng)的要求更為先進的控制技術(shù)和控制理論在國外，Minesh利用徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來在線控制連續(xù)攪拌電加熱反應(yīng)釜系統(tǒng)，此算法有極強的適應(yīng)性；S.S.Ge提出了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制，用多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造隱式反饋線性控制(IFLC)，其優(yōu)點是跟蹤誤差小，對一般非線性系統(tǒng)有良好的控制性能；M．Jalili設(shè)計了一種基于對象神經(jīng)模糊模型的預(yù)測控制方法，解決了溫度大時滯問題；采用了控制效果良好的非線性PID控制器，該方法應(yīng)用局部模型網(wǎng)絡(luò)通過門處理來變換非線性模型；Fradkov提出半自適應(yīng)控制，結(jié)合自適應(yīng)控制與魯棒控制，利用參數(shù)化不確定凸性來設(shè)計自適應(yīng)控制器，在好的區(qū)域內(nèi)采取常規(guī)的自適應(yīng)控制方法，而當(dāng)處于“壞”的區(qū)域時，首先凍結(jié)自適應(yīng)律，接著再轉(zhuǎn)換為一個魯棒的常參數(shù)控制，這樣可以減小參數(shù)不確定對系統(tǒng)性能的影響，實現(xiàn)基于全狀態(tài)空間的良好控制性能連續(xù)式電加熱反應(yīng)釜的基本結(jié)構(gòu)  連續(xù)攪拌電加熱反應(yīng)釜的基本結(jié)構(gòu)如圖2.1所示。電加熱反應(yīng)釜由攪拌容器和攪拌機兩大部分組成。攪拌容器包括筒體、換熱元件及內(nèi)構(gòu)件。攪拌器、攪拌軸及其密封裝置、傳動裝置等統(tǒng)稱為攪拌機。  筒體為通常為一圓柱形殼體，可以在罐內(nèi)裝入物料，他提供反應(yīng)所需的空間，使物料在其內(nèi)部進行化學(xué)反應(yīng)；傳熱裝置的作用是滿足反應(yīng)所需溫度條件；攪拌裝置包括攪拌器、攪拌軸等，是實現(xiàn)攪拌的工作部件；傳動裝置包括電動機、減速器、聯(lián)軸器及機架等附件，它提供攪拌的動力；軸封裝置是保證工作時形成密 封條件，阻止介質(zhì)向外泄漏的部件或熱油）做循環(huán)加熱或冷卻反應(yīng)。通過電加熱反應(yīng)釜夾層，注入恒溫的（高溫或低溫）熱溶媒體或冷卻媒體，對電加熱反應(yīng)釜內(nèi)的物料進行恒溫加熱或制冷。同時可根據(jù)使用要求在常壓或負壓條件下進行攪拌反應(yīng)。物料在電加熱反應(yīng)釜內(nèi)進行反應(yīng)，并能控制反應(yīng)溶液的蒸發(fā)與回流，反應(yīng)完畢，物料可從釜底的出料口放出，操作極為方便。  2.3 連續(xù)式電加熱反應(yīng)釜的控制難點  連續(xù)攪拌電加熱反應(yīng)釜(CSTR)溫度控制的難點主要反應(yīng)在：  (1)復(fù)雜性、時滯性和非線性ls；   a)化學(xué)反應(yīng)的生產(chǎn)過程伴隨著物理化學(xué)反應(yīng)、生化反應(yīng)、相變過程及物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)換和傳遞，因而是一個十分復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)過程；   b)所用電加熱反應(yīng)釜容量大、釜壁厚，因此是一個熱容量大、純滯后時間長的被控對象； c)隨著反應(yīng)的進行，各傳熱媒體的傳熱系數(shù)成非線性變化，并且對各種外界環(huán)境的變化比較敏感；加上反應(yīng)過程增益變化也會很大，甚至增益變化方向都是不一樣的；而且，隨著反應(yīng)的進行，釜內(nèi)固體顆粒增多，釜的傳熱系數(shù)也會隨著發(fā)生不規(guī)則變化。   (2)難控性   a)反應(yīng)過程中，由于化學(xué)反應(yīng)放熱過程的復(fù)雜性和非線性，各傳熱媒體的傳熱系數(shù)成非線性變化，并對各種外部干擾的影響較敏感，使得控制有一定的難度；   b)反應(yīng)過程中如果熱量移去不及時、不均勻，會使反應(yīng)溫度一直往上升，極易因局部過熱而造成“飛溫”現(xiàn)象，產(chǎn)生“爆聚”；反之，如果熱量移去過多，會造成反應(yīng)溫度一直往下跌，造成反應(yīng)熄滅。而聚合反應(yīng)好壞的主要因素就是電加熱反應(yīng)釜溫度控制的好壞，溫度的變化將直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，所以此過程的溫度控制是重點也是難點；  c)反應(yīng)工藝以及反應(yīng)設(shè)備的約束及外界環(huán)境對反應(yīng)影響的不確定性因素也使得控制的難度增加。   (3)建模難   反應(yīng)過程化學(xué)反應(yīng)機理較為復(fù)雜，尤其是聚合反應(yīng)過程涉及物料、能量的平衡，反應(yīng)動力學(xué)等，加上外界條件如原料純度、催化劑類型、原料添加數(shù)量的變化、熱水溫度、循環(huán)冷卻液流量的變化等對系統(tǒng)的影響較大，推導(dǎo)機理模型較為困難；又由于化學(xué)反應(yīng)放熱過程的復(fù)雜性和非線性，隨著反應(yīng)的進行，各傳熱媒體的傳熱系數(shù)不規(guī)則變化對各種外部干擾的影響比較敏感，依照機理法和小二乘法等傳統(tǒng)的建模方法，要建立反應(yīng)過程的精確數(shù)學(xué)模型是非常困難的

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