建模课程设计.ppt
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过程建模课程设计双组份精馏塔建模,自动化专业2012.5,设计要求,1.查阅相关文献:
学校主页图书馆电子资源中国学术文献总库http:
/202.199.112.249/kns50/single_index.aspx2.机理建模:
以轻组分液相含量为状态变量,求整塔状态方程3.系统辨识:
以精馏塔数据为基础,在MATLAB环境下分组编写最小二乘类辨识算法程序,辨识模型,一、机理分析方法,一、列原始方程1、物料平衡
(1)冷凝器及回流罐总的连续方程:
组份连续性方程:
(2)塔顶塔盘(n=NT)根据物料平衡:
组份连续性方程:
一、机理分析方法,(3)第J块塔盘(n=j)第J块塔盘物料平衡算式,组份连续性方程:
一、机理分析方法,(4)加料板(n=Nf)总的连续方程:
组份连续性方程:
一、机理分析方法,(5)第一块塔盘(n=1)总的连续方程:
组份连续性方程:
一、机理分析方法,(6)再沸器与塔板总的连续方程:
组份连续性方程:
相平衡:
水力平衡:
一、机理分析方法,二、精馏塔各通道特性求取精馏塔的数学模型已经建立,现以单块塔板为例,求各通道的动态特性(传递函数)。
一、机理分析方法,假设:
1.忽略塔板效率;2.回流罐采用液位定值控制,即MD为定值。
根据总的及组份物料平衡关系,对第j块塔可列出如下方程式:
组份物料平衡关系:
一、机理分析方法,对(*1)式作线性化并代入总物料平衡方程,忽略塔板效率,由相平衡代入上式并整理,由各分离级联立组成状态方程,左侧状态变量为,右侧第一项矩阵维数,右侧第二项矩阵维数,右侧第一项,右侧第二项,右侧第三项,1.Contributedby:
PeterVanOverscheeK.U.Leuven-ESAT-SISTAK.Mercierlaan943001HeverleePeter.Vanoverscheeesat.kuleuven.ac.be2.Process/Description:
Dataofasimulationrelatedtotheidentificationofanethane-ethylenedistillationcolumn.Theseriesconsistsofseries:
U_dest,Y_dest:
withoutnoise(originalseries)U_dest_n10,Y_dest_n10:
10percentadditivewhitenoiseU_dest_n20,Y_dest_n20:
20percentadditivewhitenoiseU_dest_n30,Y_dest_n30:
30percentadditivewhitenoise,Thisfiledescribesthedatainthedestill.datfile.,3.Samplingtime15min.4.Numberofsamples:
90samples5.Inputs:
a.ratiobetweenthereboilerdutyandthefeedflowb.ratiobetweentherefluxrateandthefeedflowc.ratiobetweenthedistillateandthefeedflowd.inputethanecompositione.toppressure6.Outputs:
a.topethanecompositionb.bottomethylenecompositionc.top-bottomdifferentialpressure.,Thisfiledescribesthedatainthedestill.datfile.,clear%workspace工作间清零clc%清屏loaddestill.dat%载入数据U=destill(:
2:
21);Y=destill(:
22:
33);u=U(:
1:
5);y=Y(:
1:
3);%输入信号u;输出信号y;disp(u=U(:
1:
5);y=Y(:
1:
3);)%显示信号类型%u=U(:
6:
10);y=Y(:
4:
6);%disp(u=U(:
6:
10);y=Y(:
4:
6);)%u=U(:
11:
15);y=Y(:
7:
9);%disp(u=U(:
11:
15);y=Y(:
7:
9);)%u=U(:
16:
20);y=Y(:
10:
12);%disp(u=U(:
16:
20);y=Y(:
10:
12;)M,N=size(u);L=length(u);m=3;n=5;l=L-max(m,n);%数据长度,一次完成算法赋值部分参考程序,fori=1:
lH(i,:
)=-y(i+n-1:
-1:
i,1)u(i+m-1:
-1:
i,1);Endz=y(n+1:
L,1);%第二个参数要与-y(i+n-1:
-1:
i,1)的第二个参数相同disp(T是最小二乘法一次完成算法的辨识结果)Ta=1;T(1:
n)b=T(n+1:
n+m)th=poly2th(a,b),最小二乘一次完成算法计算程序,%生成对角矩阵,矩阵元素为服从(0.91)均匀分布的随机数fori=1:
lLAMDA(i,i)=random(Uniform,0.9,1);end%与基本最小二乘的区别;disp(T是加权最小二乘法一次完成算法的辨识结果)Ta=1;T(1:
n)b=T(n+1:
n+m)th=poly2th(a,b),forj1=1:
Lh=H(j1,:
);%取第j1行%生成加权因子,服从(0.91)均匀分布的随机数lamda=random(Uniform,0.9,1);end,加权最小二乘法一次完成算法权值赋值及辨识公式程序,加权最小二乘法递推算法权值赋值程序,x=0.98;%衰减因子v=x2;%遗忘因子l=L-max(m,n);%数据长度%新输出向量赋值程序fori=1:
lz(i)=x(l-i)*y(i+n);end%赋值结束%构成观测矩阵fori=1:
lH(i,:
)=x(l-i)*-y(i+n-1:
-1:
i,1)u(i+m-1:
-1:
i,1);end,fori1=1:
length(Y);H(i1,:
)=x(l-i)*-y(i1+n-1:
-1:
i1,1)u(i1+m-1:
-1:
i1,1);endL=length(Y);t(1:
(m+n),:
)=0.001;%赋初值p=(106)*eye(m+n);%赋初值forj1=1:
Lh=H(j1,:
);%取第j1行end,遗忘因子法赋值程序,遗忘因子法递推算法部分计算程序,
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