MATLAB先进控制在聚合釜中的应用仿真(3)
目前，PID控制及其控制器或智能PID控制器（仪表）已经很多，产品已在工程实际中得到了广泛的应用。比如，工业生产过程中，对于生产装置的温度、压力、流量、液位等工艺变量常常要求文持在一定的数值上，或按一定的规律变化，以满足生产工艺的要求。PID控制器可以根据PID控制原理对整个控制系统进行偏差调节，从而使被控变量的实际值与工艺要求的预定值一致。
经典PID控制的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它因结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一，现今也在很多领域有应用。尤其是当被控对象的结构和参数不能完全掌握或得不到精确的数学模型，控制理论的其它技术难以采用，系统控制器的结构和参数又必须依靠经验和现场调试来确定时，应用PID控制技术最为方便。但是，普通的PID仍存在许多的不足，因此本课题主要内容为对模糊PID控制的研究。模糊PID控制是一种智能控制，运用模糊规则来调节PID三个参数，使控制过程达到优化。
1.3 聚合反应釜简介
聚合釜（Polymerizer）是由锅体、锅盖、搅拌器、电加热油夹管、支承及传动装置、轴封装置、溢油槽等组成，并配有电加热棒及测温、测压表。夹套内放置导热油，由电热棒加热，夹套上开有进、排油、溢测量、放空及电热棒、测温等接管孔。夹套外壁焊接支座，聚合反应釜下部开有放料口。由于用户因生产工艺、操作条件不尽相同，搅拌形成一般有锚式、浆式、涡轮式、推进式或框式。支承座有悬挂或支承式二种。
将无离子水（即软水）、单体（氯乙烯）和其它的辅助原料以一定比例按顺序加入到聚合釜中进行搅拌，然后将釜温升至规定温度，使物料在釜内进行聚合反应，在反应期间釜温要控制在设定的温度，偏差±5℃。当反应完毕后加入终止剂，然后通过单体回收系统将未反应的氯乙烯单体回收再利用，回收完成后将釜内的聚氯乙烯浆料放出，经过离心、干燥工序，最后进行成品包装。
1.4 聚合过程釜温控制方法概述
我国石化行业聚合反应过程中的自动控制水平还不够发达，许多重要工艺参数几乎都是人工操作进行调整，工作人员的劳动强度很高而控制品质却比较低，难以达到高水平的生产工艺要求；此外操作过程中难免存在人为因素影响，产品产量和质量不稳定、能耗高生产材料利用率却不高，也不符合节能环保的要求。相关领域的专家学者很早就针对连续搅拌釜（CSTR）的控制问题做了大量的研究工作：如聚合反应的定性建模、过程参数辨识优化、线性化分析等[2]。应用了多种先进控制策略如：参数迭代控制、预测控制、模拟人脑智能控制等[3]，得到了化工行业的高度重视。
1.4.1 聚合过程釜温控制难点
时代的发展前进，使得对产品的质量和精细化程度有了日益苛刻的要求，像聚氯乙烯这类的批量产品合成工艺特性，也决定了生产过程的自动控制存在诸多难点[4]主要反映在：
（1） 聚合反应釜温动态特性
复杂性，氯乙烯聚合反应过程不仅是物理过程，同时也是化学反应过程，有相变、热能传递，同时也存在物质的聚合、转化，因此过程机理比较复杂；纯滞后性，聚合釜容积巨大，釜间壁尺寸较厚，所以是一种迟滞时间长，存在控制死区的受控对象；时变性，此过程属于典型的放热反应过程，各种介质传热比、反应放热速率都是变化的，这就造成了系统参数的时变性。
（2） 难控性
由工艺流程知，此聚合反应发生于密闭容器内，直接导致过程参数测量存在困难；如果物料搅拌不充分，热量分布不均匀，会使得温度检测失真，导致热量移除系统的控制决断不理想，去除过多的反应热，会造成反应停止，过少又会加剧温度飞升；外界干扰影响也是增大系统控制难度的一个重要因素。
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