電加熱反應釜作為制藥生產中實現化學反應的主要設備，在制藥行業溫 度控制領域，很多系統控制方法設計為常規PID控制方式和模糊控制相結合的智能控制方式，其控制方法的研究具有非常重要的意義。在實際的化工生產過程中，溫度是工業生產中常見的工藝參數之一，任何物理變化和化學反應過程都與溫度密切相關。電加熱反應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釜內化學反應溫度進行精確、有效的控制，顯得至關重要。然而，由于溫度控制系統的過程復雜多變，具有不確定性，因此溫度系統的要求更為先進的控制技術和控制理論在國外，Minesh利用徑向基函數神經網絡來在線控制連續攪拌電加熱反應釜系統，此算法有極強的適應性；S.S.Ge提出了神經網絡自適應控制，用多層神經網絡構造隱式反饋線性控制(IFLC)，其優點是跟蹤誤差小，對一般非線性系統有良好的控制性能；M．Jalili設計了一種基于對象神經模糊模型的預測控制方法，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，該方法應用局部模型網絡通過門處理來變換非線性模型；Fradkov提出半自適應控制，結合自適應控制與魯棒控制，利用參數化不確定凸性來設計自適應控制器，在好的區域內采取常規的自適應控制方法，而當處于“壞”的區域時，首先凍結自適應律，接著再轉換為一個魯棒的常參數控制，這樣可以減小參數不確定對系統性能的影響，實現基于全狀態空間的良好控制性能連續式電加熱反應釜的基本結構  連續攪拌電加熱反應釜的基本結構如圖2.1所示。電加熱反應釜由攪拌容器和攪拌機兩大部分組成。攪拌容器包括筒體、換熱元件及內構件。攪拌器、攪拌軸及其密封裝置、傳動裝置等統稱為攪拌機。  筒體為通常為一圓柱形殼體，可以在罐內裝入物料，他提供反應所需的空間，使物料在其內部進行化學反應；傳熱裝置的作用是滿足反應所需溫度條件；攪拌裝置包括攪拌器、攪拌軸等，是實現攪拌的工作部件；傳動裝置包括電動機、減速器、聯軸器及機架等附件，它提供攪拌的動力；軸封裝置是保證工作時形成密 封條件，阻止介質向外泄漏的部件或熱油）做循環加熱或冷卻反應。通過電加熱反應釜夾層，注入恒溫的（高溫或低溫）熱溶媒體或冷卻媒體，對電加熱反應釜內的物料進行恒溫加熱或制冷。同時可根據使用要求在常壓或負壓條件下進行攪拌反應。物料在電加熱反應釜內進行反應，并能控制反應溶液的蒸發與回流，反應完畢，物料可從釜底的出料口放出，操作極為方便。  2.3 連續式電加熱反應釜的控制難點  連續攪拌電加熱反應釜(CSTR)溫度控制的難點主要反應在：  (1)復雜性、時滯性和非線性ls；   a)化學反應的生產過程伴隨著物理化學反應、生化反應、相變過程及物質和能量的轉換和傳遞，因而是一個十分復雜的工業生產過程；   b)所用電加熱反應釜容量大、釜壁厚，因此是一個熱容量大、純滯后時間長的被控對象； c)隨著反應的進行，各傳熱媒體的傳熱系數成非線性變化，并且對各種外界環境的變化比較敏感；加上反應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，隨著反應的進行，釜內固體顆粒增多，釜的傳熱系數也會隨著發生不規則變化。   (2)難控性   a)反應過程中，由于化學反應放熱過程的復雜性和非線性，各傳熱媒體的傳熱系數成非線性變化，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)反應過程中如果熱量移去不及時、不均勻，會使反應溫度一直往上升，極易因局部過熱而造成“飛溫”現象，產生“爆聚”；反之，如果熱量移去過多，會造成反應溫度一直往下跌，造成反應熄滅。而聚合反應好壞的主要因素就是電加熱反應釜溫度控制的好壞，溫度的變化將直接影響產品的質量和產量，所以此過程的溫度控制是重點也是難點；  c)反應工藝以及反應設備的約束及外界環境對反應影響的不確定性因素也使得控制的難度增加。   (3)建模難   反應過程化學反應機理較為復雜，尤其是聚合反應過程涉及物料、能量的平衡，反應動力學等，加上外界條件如原料純度、催化劑類型、原料添加數量的變化、熱水溫度、循環冷卻液流量的變化等對系統的影響較大，推導機理模型較為困難；又由于化學反應放熱過程的復雜性和非線性，隨著反應的進行，各傳熱媒體的傳熱系數不規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的建模方法，要建立反應過程的精確數學模型是非常困難的

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本文由生產廠家揚中市金元化工電力設備廠于2018-4-19 10:27:15整理發布。
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