專利名稱：一種聚丙烯熔融指數(shù)在線動態(tài)預(yù)報方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種聚丙烯熔融指數(shù)在線動態(tài)預(yù)報的設(shè)計方法。
背景技術(shù)：
聚丙烯樹脂是以丙烯單體為主聚合而成的ー種通用合成樹脂材料，在國民經(jīng)濟發(fā)展和人民日常生活中占有重要地位。通常，用熔融指數(shù)作為聚丙烯產(chǎn)品的質(zhì)量指標，在エ業(yè)生產(chǎn)中以每2小時人工采樣化驗一次加以嚴格控制。然而，為生產(chǎn)高質(zhì)量聚丙烯產(chǎn)品和追求企業(yè)經(jīng)濟的高效益，聚丙烯裝置需要進行產(chǎn)品質(zhì)量在線控制，即實現(xiàn)熔融指數(shù)在線測量和控制。但作為ー個大量參數(shù)相互耦合的多輸入多輸出強非線性聚合生產(chǎn)過程，傳統(tǒng)的熔融指數(shù)機理建模測量方法受到很大的限制。因此，聚丙烯熔融指數(shù)在線預(yù)報測量已成為當今聚丙烯エ業(yè)先進生產(chǎn)技術(shù)的ー個關(guān)鍵研究任務(wù)。經(jīng)過對現(xiàn)有關(guān)于熔融指數(shù)預(yù)報方法文獻 的檢索發(fā)現(xiàn)，目前聚丙烯熔融指數(shù)預(yù)報方法主要有根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗的數(shù)據(jù)模型預(yù)報方法、丙烯聚合過程機理模型預(yù)報方法和結(jié)合機理與數(shù)據(jù)的混合模型預(yù)報方法等。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗的數(shù)據(jù)模型預(yù)報方法，也稱經(jīng)驗?zāi)Ｐ皖A(yù)報方法，是通過實測或依據(jù)積累的操作數(shù)據(jù)，用數(shù)學(xué)回歸方法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法得到經(jīng)驗?zāi)Ｐ停M而實現(xiàn)熔融指數(shù)的在線預(yù)報。其中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)由于完全不依賴生產(chǎn)過程的機理，在經(jīng)驗?zāi)Ｐ皖A(yù)報中占很大的比重。但數(shù)據(jù)模型預(yù)報方法通常只適用特定少數(shù)聚丙烯牌號生產(chǎn)過程，且為保證預(yù)報結(jié)果可靠性，需要對數(shù)量龐大的數(shù)據(jù)做預(yù)處理，耗時耗カ而且預(yù)處理方法選擇的優(yōu)劣會影響預(yù)報精度；機理模型預(yù)報方法可以充分利用現(xiàn)有聚合過程機理知識，從聚合過程的本質(zhì)認識外部特征，適用范圍較大，但對于日趨大型化的聚丙烯生產(chǎn)過程，很難精確地建立聚合反應(yīng)機理模型；結(jié)合機理與數(shù)據(jù)的混合模型預(yù)報方法則兼顧機理模型預(yù)報方法和數(shù)據(jù)模型預(yù)報方法二者的優(yōu)點，互補其短，是目前熔融指數(shù)在線預(yù)報方法的前沿技木。但在線預(yù)報器設(shè)計所用到的相關(guān)專業(yè)理論知識較多，不便于被工程技術(shù)人員掌握和推廣使用，而且如果兩者模型的“結(jié)合點”選取不當，預(yù)報效果并不理想。因此，近十幾年來，相關(guān)學(xué)者和工程專家對于這個具有挑戰(zhàn)性的重要難題進行了大量深入地研究和探討，以滿足當前聚丙烯生產(chǎn)實踐對于有效、簡便地實現(xiàn)在線動態(tài)高精度預(yù)報聚丙烯熔融指數(shù)的迫切要求。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有聚丙烯熔融指數(shù)在線預(yù)報方法的操作復(fù)雜、在線投運困難、實用性差的不足，本發(fā)明提供ー種設(shè)計簡單、易于在線投運、實用性強的聚丙烯裝置熔融指數(shù)在線動態(tài)預(yù)報方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是ー種聚丙烯熔融指數(shù)在線動態(tài)預(yù)報方法，所述預(yù)報方法包括如下步驟I)、建立聚丙烯熔融指數(shù)Q階離散形式的參數(shù)模型結(jié)構(gòu)，參見式(I)
y{k) = b0{k) + X_BXql)uXk-d) +
權(quán)利要求
1.一種聚丙烯熔融指數(shù)在線動態(tài)預(yù)報方法，所述預(yù)報方法包括如下步驟 1)、建立聚丙烯熔融指數(shù)Q階離散形式的參數(shù)模型結(jié)構(gòu)，參見式(I) 其中，正整數(shù)(Q是模型式(I)的階次；bjk)為未知參數(shù)，由本步驟第3)步辨識計算得到；y (k)為第k時刻聚丙烯熔融指數(shù)；Ul (k-d)和U2 (k-d)分別表示第k-d時刻聚合裝置1#管的氫氣輸入量與丙烯輸入量之比和聚合反應(yīng)溫度；u3(k-d)和U4(k-d)分別表示第k-d時刻聚合裝置2#管的氫氣輸入量與丙烯輸入量之比和聚合反應(yīng)溫度；d為聚合物平均反應(yīng)停留時間；e(k)表示第k時刻均值為O的不相關(guān)隨機噪聲；系數(shù)A (Cf1) Bij,.. ^(q-1)是m階多項式，標號i = 1，…，4 ; j = 1，…，i ;…；t = I, . . . , s ;系數(shù)C(q1是n階多項式。多項式Ai1)、Bij...,(Cf1)和C(Cf1)參見式⑵ A (q_1) = aj (k) q-1+... +am (k) q_m Bu..Jcf1) =(2) C (q_1) = 式中，q—1 表示時延算子符號；系數(shù) ajk), am(k), C1 (k), , cn(k), b^- ta(k),,bu..t,m(k)，(i = I, . . . ,4 ； j = I, . . . , i ；. . . ；t = I, . . . , s)為模型式(I)在第 k 時刻的未知參數(shù)，由本步驟第3)步在線辨識計算得到。
2)、對操作參數(shù)的數(shù)據(jù)作歸一化處理，參見式(3) 其中，U'為歸一化后的值；Uh和U1分別表示該操作參數(shù)的變化上限和下限，是通過對操作數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析得到。
3)、運用漸消記憶增廣最小二乘算法遞推辨識熔融指數(shù)模型式(I)在第k時刻的參數(shù)bg (k)，(k) ... Bm (k)，C1 (k)， ，cn(k)， bij...t，i (k)， ，bij _t m (k)，(i 一 l，...，4;j 一I， ，;[; . ;t=l，...，s)，其算法參見式(4).9 (k) = 9 (k_l)+K(k) [y (k)_h(k)T Q (k_l)]， 其中，A G (0,1]為遺忘因子；0 (k)為第k時刻模型式⑴的辨識參數(shù)向量；K(k)表示第k時刻校正系數(shù)矩陣；P(k)表示第k時刻記憶系數(shù)矩陣；h(k)表示第k時刻過程參量的歷史數(shù)據(jù)向量。e (k)和h(k)表達式分別如下 0(k)T = [b0(k), bia(k), bljm(k),…，(k)，…，， aj (k),…，am(k), C1 (k), cn(k)],h(k)T = [I,M1 (A - J - I), ,M1 (A - J -m), , Ulj Ak _d _ I), ,u1] t{k -d-m\ y(k -1),…,少(々-m), e(kn)\e(k) = y(k)-h(kf6(k) 其中，符號“T”表示向量的轉(zhuǎn)置表示第s時刻的隨機噪聲的估計，s=k, k-1， ，k-n ;變量 uu t (k-d-1) = Ui (k-d-1) Uj (k-d-1)…ut (k-d-1), I = I， ，m。 . 4)、在線測量丙烯輸入量、氫氣輸入量和聚合反應(yīng)溫度，并計算氫氣輸入量和丙烯輸入量之比，再根據(jù)在線辨識的參數(shù)0和熔融指數(shù)預(yù)報模型式(I)，在線動態(tài)預(yù)報聚丙烯生產(chǎn)裝置中產(chǎn)品的熔融指數(shù)值。
熔融指數(shù)在線預(yù)報器在每次實驗室化驗結(jié)束后自動啟動模型式(I)參數(shù)更新程序，繼而根據(jù)最新的模型參數(shù)，在每個采樣時刻在線測量計算氫氣輸入量和丙烯輸入量之比和聚合反應(yīng)溫度，利用模型式(I)在線預(yù)報聚丙烯產(chǎn)品中的熔融指數(shù)。周而復(fù)始，實現(xiàn)聚丙烯生產(chǎn)過程中熔融指數(shù)的在線動態(tài)預(yù)報。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種聚丙烯熔融指數(shù)的動態(tài)在線預(yù)報方法。通過點擊工控機組態(tài)界面上的按鈕啟動事先編寫好的熔融指數(shù)在線預(yù)報的程序，以聚丙烯全流程工藝熔融指數(shù)動態(tài)預(yù)報數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，結(jié)合漸消記憶增廣最小二乘法實現(xiàn)聚丙烯熔融指數(shù)的在線預(yù)報。本發(fā)明的最重要的特征是在聚合裝置連續(xù)生產(chǎn)的狀態(tài)下，僅通過在線測量計算氫氣與丙烯輸入流量比值和聚合反應(yīng)溫度，即可在相當寬的范圍內(nèi)在線預(yù)報聚丙烯樹脂的熔融指數(shù)，具有簡便有效、預(yù)報方法實施方便和低成本的優(yōu)勢，可極大地提高聚丙烯關(guān)鍵質(zhì)量的檢測頻率和效率，降低不合格產(chǎn)品的排放，提高生產(chǎn)經(jīng)濟效益和市場競爭力。
文檔編號G06F19/00GK102663220SQ20121005170
公開日2012年9月12日 申請日期2012年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月1日
發(fā)明者何德峰, 俞立, 宋秀蘭 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)