煮糖過程的建模與控制

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1、摘要煮糖過程的建模與控制煮糖工序是強(qiáng)非線性的工序。在這個(gè)過程中既有傳熱，又有傳質(zhì)，是一個(gè)復(fù)雜的化學(xué)和物理過程。從制糖工藝學(xué)中可知，在眾多過程工藝參數(shù)中，母液的過飽和度對(duì)煮糖質(zhì)量的影響最為顯著，必須將這一參數(shù)控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。如果能夠建立一個(gè)符合新理論的過程模型并進(jìn)行仿真、控制，從而對(duì)設(shè)計(jì)一個(gè)適合的、性能良好、盡可能理想的結(jié)晶器，對(duì)優(yōu)化煮糖工序的性能，以及控制蔗糖晶體的粒度分布，蔗糖產(chǎn)品的質(zhì)璧都是有重大意義的。本文針對(duì)當(dāng)前糖廠生產(chǎn)現(xiàn)狀，在總結(jié)先前研究成果的基礎(chǔ)上，從蔗糖結(jié)晶的機(jī)理出發(fā)，結(jié)合當(dāng)前蔗糖結(jié)晶動(dòng)力學(xué)研究發(fā)展的新理論建立基于晶體生長(zhǎng)機(jī)理的微分方程，以

2、間歇式煮糖過程的物料平衡方程、晶體生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)方程以及矩平衡方程為基礎(chǔ)，建立了基于與粒度有關(guān)的晶體生長(zhǎng)理論的煮糖過程模型。本文采用工業(yè)生產(chǎn)中甲糖煮煉的初始條件進(jìn)行模擬計(jì)算，并采用工業(yè)生產(chǎn)中甲糖煮煉的初始條件。對(duì)煮糖結(jié)晶過程進(jìn)行傳統(tǒng)的PID控制和非線性PID控制，從結(jié)果分析，所建立的模型具有較好的準(zhǔn)確性，可以作為應(yīng)用各種先進(jìn)控制算法的基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：建模煮糖PID過飽和度——一壘!堅(jiān)!MODELINGANDCONTROLOFABATCHSUGARBOILINGPROCESSABSTRACTCrystallizationisoneofthekeystepsinth

3、ecanesugarprocessing．Andsugarcryatallizationwithstronglynonlinearityandnonstationarityisacomplicatedphysicochemicalprocess．Itisthestepthatproducesthefmalproductwhichmustbemonitoredverycloselyasthequalityofthefinalproductdeterminesprofit．CrystallizationOCCURSbyboilingasugarsolution

4、untilitbecomesoversaturatedandcrystalsgrow．Caremusthetakennottoexceedacriticaloversaturationtopreventnucleationofnewcyrystals，asthesegreatlyaffectthequalityofthefinalproduct．Sooversaturationmustbecontrolledwell．Sincethecrystallizationprocessiscomplex，amodelisrequiredtounderstandth

5、eeffectofoperatingconditionsonparameterssuchasgrowthrateandcrystalsize．What’smore，thefirstandmaybethemostimportantstepindesigningaperfectcontrolleristodevelopamodelasaccurateaspossible，whichisvalidunderawiderangeofoperatingconditions．Inthispaper,aworkingmodelforthebatchisdeveloped

6、anddiscussed．Andthematlabcodingfortheworkingdynamicmodelofbatchvacuunlpanhasbeencompletedandtested．Accordingtothecontrolcharacteristicofsugarcrystalprocess，akindofnonlinearPIDcontrollerisdesigned，F(xiàn)romtheeffectofaseriesofsimulations，thenonlinearPIDcontrollercanefficientlyachievetoc

7、ontroltheoversaturationandhelptodesigntheactualauto—controlsystemofsugarcrystalprocess．Fromtheresults，weCallseethemodelpresentedinthispaperisvalidated．Keywords：modeling；sugarboiling；PID；oversaturationIl關(guān)于學(xué)位論文使用授權(quán)的說明本人完全了解廣西大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：廣西大學(xué)擁有在著作權(quán)法規(guī)定范圍內(nèi)學(xué)位論文的使用權(quán)，其中包括：(1)已獲學(xué)位的研

8、究生必須按學(xué)校規(guī)定提交學(xué)位論文，學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印或其他復(fù)制手