苏 醒，翟 持

1.衢州学院，浙江衢州324000；

2.昆明理工大学化工学院，云南昆明650500

随着过程工业的深度集成与优化，化工过程的操作与控制呈现高度耦合的趋势，反应系统的非稳态操作成为最近的研究热点[1]。化工过程通常设计在定常态下运行，但有研究表明[2]，人为地使操作变量、反应物流向和加料位置等因素呈周期性变化，有可能改善反应器的时均性能。从非稳态操作的角度来看，外界周期操作或者内部不稳定性有可能变成过程强化的积极因素，如果对其加以恰当利用，不仅可以减少缓冲罐等单元设备的投资，还能取得更优的工程效果。

输入变量为参数的化工过程拟稳态曲线如图1所示。该过程描述发生在绝热、全混流反应器中的一个二级反应，模型方程如图1 右上角所示，其中：q为反应物流量，10 m3/h；k为反应速率常数，其值为1.2；V为反应器体积，100 m3。反应物的进料浓度为Cin，kg/m3；纵坐标目标函数为出口反应物浓度（y），其值越小表示转化率越高。由图1 可知，周期性地将操作点在A 和B 之间切换使出口平均反应物浓度平均值（yavg）小于y，即提高了反应物转化率。然而，分析周期性操作时还需要考虑反应的动态变化。Bittanti 等[3]根据变分原理给出了周期性操作强化过程的充分条件，并推导得到了π-判据。Parulekar等[4]运用π-判据研究了多输入扰动情况下的周期操作问题。因为π-判据将原系统线性化近似，所以对高度非线性系统，π-判据的分析结果只对小振幅的周期性输入有意义[5]。为了获得高阶非线性分析结果，Kravaris 等[6]采用中心流型理论对高度非线性过程的周期性操作进行了分析，该方法仅适用于渐进稳定系统的分析。……