催化裂化装置(FCCU)是石油二次加工的主要方法,为炼油企业带来极为显著的经济效益,在炼油行业中占有举足轻重的地位。为了提高催化裂化装置的经济效益,很多炼油企业购买了先进控制软件包,这些先进控制软件包在投入使用初期效果明显,但能长期投入运行的却是寥寥无几,分析其原因,这些先进控制软件包的鲁棒性有限,技术维护复杂,随着装置的运行,模型发生变化,而先进控制软件包所使用的模型不能在线及时更新或难于更新,结果不得不放弃这些先进控制软件包。 本文针对这些先进控制软件包的缺点,提出一种新的解决方案,即若要装置优化,首先要保证各个控制回路优化,然后在各个回路优化的基础上进行整个装置的优化。根据以上思想,论文采用基于OPC技术的数据通信技术进行数据采集,应用OPC技术向回路施加测试信号以获取回路动态特性,选用合适的数据库及其访问技术进行采集数据存储与读取。应用NLJ随机搜索算法,对催化裂化控制回路进行基于阶跃响应的PID参数优化和IMC—PID参数优化。开发了新的闭环传递函数计算方法,使闭环传递函数的求取变得容易。研究出了基于阶跃响应相同或相似的原则进行不同阶次的模型求解方法,以解决基于IMC控制器求解PIE)控制器的问题。提出了模型参数和状态同时辨识的新方法一SOI辨识法,来解决不稳定回路的辨识与优化问题。开发了以PRBS作为回路测试信号,使用SOI方法进行PID回路优化与IMC—PID回路优化的新方法。此外本文还对催化裂化集总模型在实际生产中的应用进行了探索,并验证了使用NU进行反应速率常数求取的有效性,同时还证明了使用PRBS信号与SOI辨识法相结合进行多变量辨识的可行性。 在以上研究的基础上开发了催化裂化先进控制软件包,并在中石油克拉玛依石化公司的催化裂化装置上取得了成功应用。实际应用结果表明,以Nlj算法、IMC和SOI辨识法为基础的先进控制软件,操作使用简单明了,效果显著,为催化裂化装置的先进控制和工业控制系统的PID回路的优化改造提供了一种简洁实用的方法。