CN104731057B - 一种基于有效相对增益矩阵法的萃取精馏工艺控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于有效相对增益矩阵法的萃取精馏工艺的控制方法，所述的控制方法包括根据分离要求选取控制变量和被控变量；分别给各个控制变量施加阶跃扰动，得到被控变量的开环阶跃响应曲线，通过对响应曲线的拟合得到动态过程的传递函数矩阵；求取传递函数矩阵的有效相对增益矩阵；根据配对准则，通过有效相对增益矩阵得到各个控制回路间相互扰动强度最小的控制变量与被控变量的配对组合；根据控制变量与被控变量的最佳配对组合，设计控制方案和控制器的参数；根据控制方案和控制器参数对萃取精馏工艺进行控制。本发明的有益效果是各个回路间干扰小，更能有效的维持过程的稳定和产品的合格。
Description
技术领域
本发明属于分离工艺动态控制技术领域，尤其涉及一种基于有效相对增益矩阵法的萃取精馏工艺控制方法。
背景技术
现有技术中萃取精馏工艺的实际生产中，常用到多输入多输出的萃取精馏进行产品分离或废液处理，多输入多输出分离过程中输入输出的变化都对系统的稳态造成干扰，生产中输入输出的微小变化又不能消除，因此动态控制方案的有效与否成为了工艺稳定生产的重要因素。
目前多用luyben法对萃取精馏工艺进行控制，luyben法的控制方法能够有效控制外界干扰，但在有些情况下在luyben控制下，系统受到外界干扰时被控变量波动较大，甚至有些情况下系统受到外界微小干扰作用后重新达到的稳态，严重偏离初始设定状态。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种有效相对增益矩阵法的萃取精馏工艺控制方法，以解决现有技术中的技术问题。
本发明实施例提供了一种基于有效相对增益矩阵(ERGA)法的萃取精馏工艺的控制方法，所述的控制方法包括以下步骤：
步骤一：根据分离要求，选取萃取精馏塔的回流比、萃取剂回收塔的回流比、萃取精馏塔的再沸器热负荷和萃取剂回收塔的再沸器热负荷作为控制变量；选取萃取精馏塔的灵敏板温度、萃取剂回收塔的灵敏板温度和萃取精馏塔中水的质量分数为被控变量；
步骤二：分别给各个控制变量施加阶跃扰动，得到被控变量的阶跃响应曲线，通过对响应曲线的拟合得到动态过程的传递函数矩阵；
步骤三：求取步骤二中的传递函数矩阵的有效相对增益矩阵；
步骤四：根据配对准则，通过有效相对增益矩阵得到各个控制回路间相互扰动强度最小的控制变量与被控变量的最佳配对组合；
步骤五：根据步骤四中控制变量与被控变量的最佳配对组合，设计控制方案和控制器的参数；
步骤六：根据步骤五中的控制方案和控制器的参数对萃取精馏工艺进行控制。
进一步的，所述的步骤二中对各个控制变量施加的阶跃扰动为+5％和-5％。
进一步的，所述的步骤二中对各个控制变量施加扰动的过程为一阶线性的。
进一步的，所述的步骤二中对各个控制变量施加扰动的过程中传递函数为：其中，K为放大系数，τ为滞后时间，T为时间常数，s为拉普拉斯变换因子。
进一步的，所述的放大系数K为开环阶跃响应曲线上斜率的最大值。
进一步的，所述的时间常数T为：当对控制变量施加扰动时，控制变量达到最终稳定值的63.2％时所需的时间。
进一步的，所述的时间常数T的计算通过θ(T+τ)＝θ(0)+0.632[θ(∞)-θ(0)]来获得，其中，τ为滞后时间，T为时间常数，θ(T+τ)表示在T+τ时刻，开环阶跃响应曲线的值，θ(0)表示在开始时刻，开环阶跃响应曲线的值；θ(∞)表示开环阶跃响应曲线稳定时的值。
进一步的，所述的步骤三包括：
选取任意的控制变量作为输入变量，任意的被控变量作为输出变量，得到多组输入变量与输出变量的组合，确定输入变量与输出变量之间的开环传递函数；
利用开环传递函数求取有效增益矩阵；
利用有效增益矩阵点乘有效增益矩阵逆矩阵的转置矩阵的计算方法得到有效相对增益矩阵；
利用有效相对增益矩阵的计算方法求取步骤二中的传递函数矩阵的有效相对增益矩阵。
进一步的，所述的开环传递函数为开环传递函数的稳态增益和标准传递函数的乘积。
进一步的，所述的利用开环传递函数求取有效增益矩阵包括：
求取输入变量与输出变量之间的开环传递函数的频率响应曲线、两坐标轴和开环传递函数的标准传递函数频宽所围成的面积；
以所围成的面积为元素构成有效增益矩阵；
进一步的，所述的开环传递函数的标准传递函数频宽为开环传递函数的频率响应曲线的幅值减为其稳态增益的0.707对应的频率值。
进一步的，所述的步骤五中得到的控制方案为：通过控制萃取精馏塔的回流量控制控制萃取精馏塔的灵敏板温度；通过控制萃取精馏塔再沸器的热负荷控制萃取精馏塔顶水的质量分数；通过控制萃取剂回收塔再沸器的热负荷控制萃取剂回收塔的灵敏板温度。
进一步的所述的基于有效相对增益矩阵法的萃取精馏工艺控制方法是针对甲酸乙酯-乙醇-水共沸物系的萃取精馏工艺进行的控制。
本发明的有益效果：本发明采用了以上技术方案，各个回路间干扰小，更能有效的维持过程的稳定和产品的合格。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本发明提供的萃取精馏工艺控制方法的流程示意图；
图2本发明实施例的控制结构示意图；
图3是本发明实施例中一阶线性系统中被控变量的开环阶跃响应曲线；
图4是本发明实施例中开环传递函数gij(jω)的频率响应曲线；
图5是本发明实施例中ERGA控制方案在进料流量扰动作用下萃取精馏塔的灵敏板温度T10(C-1)的响应曲线；
图6是本发明实施例中ERGA控制方案在进料量扰动作用下的萃取剂回收塔的灵敏板温度T14(C-2)的响应曲线；
图7是本发明实施例中在ERGA控制方案下进料流量扰动作用下的萃取精馏塔的塔顶水的质量分数Xwater(C-1)的响应曲线；
图8是本发明实施例中ERGA控制方案在进料流量扰动作用下萃取精馏塔塔底液位的响应曲线；
图9是本发明实施例中ERGA控制方案在进料组分扰动作用下的萃取精馏塔的灵敏板温度T10(C-1)的响应曲线；
图10是本发明实施例中ERGA控制方案在进料组分扰动作用下的萃取剂回收塔的灵敏板温度T14(C-1)的响应曲线；
图11是本发明实施例中ERGA控制方案在进料组分扰动作用下的萃取精馏塔的塔顶水的质量分数Xwater(C-1)的响应曲线；
图12是本发明实施例中ERGA控制方案下的萃取剂回收塔塔底液位的响应曲线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
如图1所示，本发明提供了一种基于有效相对增益矩阵法的萃取精馏工艺控制方法，该方法包括以下步骤：
步骤110：根据分离要求，选取萃取精馏塔的回流比、萃取剂回收塔的回流比、萃取精馏塔的再沸器热负荷和萃取剂回收塔的再沸器热负荷作为控制变量；选取萃取精馏塔的灵敏板温度、萃取剂回收塔的灵敏板温度和萃取精馏塔中水的质量分数为被控变量；
步骤111：分别给各个控制变量施加阶跃扰动，得到被控变量的阶跃响应曲线，通过对响应曲线的拟合得到动态过程的传递函数矩阵；
步骤112：求取步骤111中的传递函数矩阵的有效相对增益矩阵；
步骤113：根据配对准则，通过有效相对增益矩阵得到各个控制回路间相互扰动强度最小的控制变量与被控变量的配对组合；
步骤114：根据步骤113中控制变量与被控变量的最佳配对组合，设计控制方案和控制器的参数；
步骤115：根据步骤114中的控制方案和控制器参数对萃取精馏工艺进行控制。
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
本实施例是通过某制药行业的甲酸乙酯-乙醇-水共沸混合物分离系统输入输出变化的动态控制说明的。
如图2所示，本发明实施例的控制结构包括萃取精馏塔1，其灵敏板为第10块塔板3，萃取剂回收塔2，其灵敏板为第14块塔板4；萃取剂乙二醇自萃取精馏塔1的上部加入，原料液混合物自萃取精馏塔1的中下部加入。乙二醇(EG)改变了原料液的相对挥发度，使原料液中的水流向萃取精馏塔1的底部，同乙二醇一起进入塔萃取剂回收塔2，而原料液中的甲酸乙酯和乙醇作为轻组分从萃取精馏塔1的顶部采出。萃取精馏塔1的塔底采出(乙二醇和水)进入萃取剂回收塔2，在萃取剂回收塔2中，乙二醇和水分离，萃取剂回收塔2的塔底产生纯的乙二醇进入萃取精馏塔1循环利用。
采用此控制结构进行萃取精馏工艺时采用如下库存控制：
(1)萃取精馏塔1和萃取剂回收塔2的回流罐6液位通过塔顶采出量来控制。
(2)循环的萃取进料温度通过冷凝器5的热负荷来控制。
(3)进入萃取精馏塔1的萃取剂进料量和原料液进料量都采用流量控制器7来控制。
(4)萃取精馏塔1塔底液位通过塔底采出量控制。
(5)萃取剂回收塔2塔底液位用萃取剂补充量控制，这是因为萃取剂回收塔2塔底采出物流是整体工艺中的一个循环物流，而且进入萃取精馏塔1的容积量恒定，若采用塔底采出量控制会造成整个系统的不稳定，因此溶剂补充量控制能够迅速作用于萃取剂回收塔2的液位，且存在很多例子也表明使用溶剂补充量控制有很好的控制效果。
步骤110：根据分离要求选取萃取精馏塔的回流比、萃取剂回收塔的回流比、萃取精馏塔的再沸器热负荷和萃取剂回收塔的再沸器热负荷作为控制变量；选取萃取精馏塔的灵敏板温度、萃取剂回收塔的灵敏板温度和萃取精馏塔中水的质量分数为被控变量。
由图2可知所剩余的控制变量有四个，分别是萃取精馏塔1的回流比(R1)、萃取剂回收塔2的回流比(R2)、萃取精馏塔1的再沸器热负荷(Q1)以及萃取剂回收塔2的再沸器热负荷(Q2)。
根据工艺过程的分离要求，需要控制萃取精馏塔1的塔顶水的质量分数(Xwater(C-1))和萃取剂回收塔2的塔底乙二醇的质量分数；因为萃取剂回收塔2塔顶和塔底的组分的纯度很高，可认为温度和组分成线性关系，因此可通过控制萃取剂回收塔2的灵敏板温度(T14(C-2))来控制塔底乙二醇的质量分数，而萃取精馏塔1因为共沸存在，塔顶组分纯度不高，仅温度控制是不能保证组成的稳定。然而仅有组成控制会有很大的滞后，因此需同时控制组成和温度。综上所述，可选择的被控变量分别是萃取精馏塔的灵敏板温度T10(C-1)、萃取剂回收塔的灵敏板温度T14(C-2)，萃取精馏塔的塔顶水的质量分数Xwater(C-1)。
步骤111：分别给控制变量施加阶跃扰动，得到被控变量的开环阶跃响应曲线，通过对响应曲线的拟合得到动态过程的传递函数矩阵。
(1)在所有状态参数保持不变的情况下，在控制过程中，对控制变量施加阶跃扰动得到如图3所示的响应曲线，所述的对控制变量施加扰动的过程为一阶线性的，对于所述的对各个控制变量施加扰动的过程中传递函数为：
式(1)中的待定参数：K为过程的放大系数，τ为滞后时间，T为时间常数，频宽ω＝1/T，s为拉普拉斯变换因子，其中，滞后时间τ根据产生滞后的原因不同分为传递滞后时间τ0和容积滞后时间τh，时间常数T描述过程的输出变量对输入变量的响应速度的快慢，(任意的控制变量可以作为输入变量，任意的被控变量可以作为输出变量)，对于一阶线性过程，所述的时间常数T为：当对输入变量施加扰动时，输入变量达到最终稳定值的63.2％时所需的时间。
过程传递函数中参数K、T、τ可通过图解法来求取：
所述的放大系数K为阶跃响应曲线上斜率的最大值，在阶跃响应曲线上的斜率最大点(也就是所谓的拐点)处作一条切线，计算出这条切线与时间的交点得出τ，将输入变量的阶跃变化量设为Δu，则K可由式2求得
其中θ(t)是开环阶跃响应曲线的函数，θ(t)函数经过拉普拉斯变换可以得到开环传递函数G(s)。
T有多种求法，可根据图3所示，可以由切线与θ(∞)的交点的横坐标求出T+τ来确定；
但是最可靠的是所述的时间常数T的计算通过
θ(T+τ)＝θ(0)+0.632[θ(∞)-θ(0)] (式3)
来获得，其中，τ为滞后时间，T为时间常数，θ(T+τ)表示在T+τ时刻，阶跃响应曲线的值，θ(0)表示在开始时刻，阶跃响应曲线的值；θ(∞)表示阶跃响应曲线稳定时的值。
(2)分别给本工艺过程的各个控制变量施加±5％的阶跃扰动，通过(1)的方法步骤，可得到传递函数矩阵如表1：
步骤112：求取传递函数矩阵的有效相对增益矩阵。
(1)选取任意的控制变量作为输入变量，任意的被控变量作为输出变量，得到多组输入变量与输出变量的组合，确定输入变量与输出变量之间的开环传递函数；
令输入变量uj与输出变量yj之间的开环传递函数表示为
其中，gij(0)和分别是开环传递函数gij(jω)的稳态增益和标准传递函数，所述的开环传递函数为开环传递函数的稳态增益和标准传递函数的乘积，gij(jω)的频率响应曲线如图4所示。为了能够使回路关联程度测量和配对的过程中同时包含稳态增益与响应速度信息，则基于传递函数一种新的定义有效增益eij，其表达式为：
其中ωB，ij为标准传递函数的频宽。
(2)利用开环传递函数求取有效增益矩阵；
求取输入变量与输出变量之间的开环传递函数的频率响应曲线、两坐标轴和开环传递函数的标准传递函数频宽所围成的面积；以所围成的面积为元素构成有效增益矩阵；
根据有效增益eij的定义式(式5)可得知eij的值为gij(jω)曲线与两坐标轴和ω＝ωB，ij所围成区域的面积，其中ωB，ij为响应曲线的幅值减为0.707gij(0)时对应的频率值，即有：
因为表示在各个频率下的传递函数的幅值，eij可作为gij(jω)的有效能增益，所以过程的有效增益矩阵可表示为:
为了简化计算，可将求取eij的积分区域近似为图4中长、宽分别为ωB，ij和gij(0)的矩形区域，即eij≈gij(0)ωB，ij (式8)
则有效增益矩阵可表示为：
其中，
G(0)和Ω分别为开环传递函数的稳态增益矩阵和标准传递函数的频宽矩阵。
(3)利用有效增益矩阵点乘有效增益矩阵逆矩阵的转置矩阵的计算方法得到有效相对增益矩阵；
由于eij表征当输入变量uj和输出变量yj构成的回路uj-yj闭合时对其它回路的有效增益，因此eij越大表明该回路占的优势越大。
有效相对增益定义为：
为其它回路都闭合时输入变量uj和输出变量yj构成的回路uj-yj开环有效增益。只需求得系统全部输入变量与输出变量之间的有效相对增益，就可得到系统的有效相对增益矩阵(ERGA)，表示为：
因此，结合过程传递函数中的参数，ERGA可通过以下公式求取：
其中，频宽矩阵Ω中的元素ωB，ij为传递函数中Tij倒数，即ωB，ij＝1/Tij；
(4)利用有效相对增益矩阵的计算方法求取步骤111中的传递函数矩阵的有效相对增益矩阵。
通过上述方法，计算出本工艺过程中的传递函数矩阵(表1)的有效相对增益矩阵，即有：
步骤113：根据配对准则，通过有效相对增益矩阵得到各个控制回路间相互扰动强度最小的控制变量与被控变量的配对组合。
ERGA的配对准则：
(1)全部参与配对的变量对应的ERGA元素都必须为正值；
(2)参与配对的变量对应的ERGA元素值尽量趋近于1；
(3)配对变量对应的ERGA值不应该太大；
(4)在所有回路闭合的情况下，计算出的Niederlinski指数须不小于零，即：亦称为NI判据。
其中g′ij(0)为G′(0)矩阵中的对角元素，根据ERGA的配对准则的(1)-(3)条，对有效相对增益矩阵进行配对，有效相对增益矩阵(式15)中下划线标出了输入变量和输出变量的最佳配对。
选出配对变量的传递函数矩阵，即：
可根据求得NI＝0.3657≥0，因此满足NI判据(ERGA配对原则(4))。
步骤114：根据控制变量与被控变量的最佳配对组合，设计控制方案和控制器的参数；
根据控制变量与被控变量的最佳配对组合，设计出的控制方案概述如下：通过控制萃取精馏塔1回流量R1控制萃取精馏塔1的灵敏板温度T10(C-1)；通过控制萃取精馏塔1再沸器热负荷Q1控制萃取精馏塔1塔顶水的质量含量Xwater(C-1)；通过控制萃取剂回收塔2再沸器的热负荷控制萃取剂回收塔2的灵敏板温度T14(C-2)。此外，为避免萃取精馏塔1的塔釜液位降为零，添加控制萃取剂回收塔2回流量R2与萃取剂补充量的比例控制器。
另外，温度和成分控制器的参数如表2所示，ERGA法萃取精馏工艺的控制方法中的温度和组成控制器的滞后时间都设置为1min。
| 被控制变量 | T10(C-1) | T14(C-2) | Xwater(C-1) |
| KC | 0.484895 | 0.563909 | 0.376693 |
| τI | 10.56min | 39.6min | 30.36min |
步骤115：根据得到的控制方案和控制器参数对萃取精馏工艺进行控制。
下面对上述的步骤114中ERGA控制方案进行效果分析。
为了检测ERGA控制方案的控制效果，对上述控制方案在0.5hr处施加±10％的进料流量扰动和±50％的进料水组分扰动，本检测过程是在ASPEN DYNAMICS中进行动态仿真。
A：进料量扰动下的仿真分析
(1)ERGA控制方案在进料流量扰动作用下的萃取精馏塔的灵敏板温度T10(C-1)的响应曲线如图5所示。由图5可知用萃取精馏塔1的回流比R1控制萃取精馏塔1的灵敏板温度T10(C-1)过渡时间较长，但温度波动很小(±2℃)，所以萃取精馏塔1全塔温度变化不大，±10％的进料流量扰动对萃取精馏塔1分离结果影响不大，说明ERGA控制方案的效果良好。
(2)ERGA控制方案在进料量扰动作用下的萃取剂回收塔2的灵敏板温度T14(C-2)的响应曲线如图6所示，由图6可知，用萃取剂回收塔2的再沸器热负荷Q2控制萃取剂回收塔2的灵敏板温度T14(C-2)不但温度波动较小(±5℃)，过渡时间也很短，而且响应曲线未到稳态时也没有出现非常大的温度变化，有利于控制过程。
(3)ERGA控制方案在进料流量扰动作用下的萃取精馏塔的塔顶水的质量分数XWater(C-1)的响应曲线如图7所示，ERGA控制方案中采用了直接成分控制，虽然有一定的滞后存在，但整体控制过程比较平稳且很好的稳定在控制初始设定值。
(4)ERGA控制方案在进料流量扰动作用下萃取精馏塔1塔底液位的响应曲线如图8所示，乙二醇作为系统中最重的组分在控制过程中的补充和损失量都很小，因此可近似认为EG在两塔底部再沸器中的总量一定，而且在萃取精馏塔2塔底产品的乙二醇在控制过程中几乎是恒定的纯组分；ERGA控制方案中，进料量变化时，萃取精馏塔1的塔底液位保持不变，而乙二醇的纯度有较小变化(±0.0076)，因此萃取剂塔C-2液位变化较小(约±0.002m)。
B：进料组成扰动下的仿真分析
ERGA控制方案下，在进料组成扰动作用下的萃取精馏塔的灵敏板温度T10(C-1)的响应曲线如图9所示，ERGA控制方案下温度波动不大(±2℃)，但过渡时间较长，这是因为再沸器热负荷对灵敏板温度的影响比回流量更加迅速，其中，进料组成扰动是指±50％的进料水组分扰动。
(2)ERGA控制方案在进料组成扰动作用下的萃取剂回收塔的灵敏板温度T14(C-1)的响应曲线如图10所示，对于萃取剂回收塔2的灵敏板温度T14(C-2)的控制，在进料中水的含量变化，那么进入萃取剂回收塔2的物流流量就会变化，从而使萃取剂回收塔2的灵敏板温度T14(C-2)产生变化。在ERGA方案控制下，萃取剂回收塔2的灵敏板温度T14(C-2)的温度较其他方案变化要小。
(3)ERGA控制方案在进料组成扰动作用下的萃取精馏塔塔顶水的质量分数XWater(C-1)的响应曲线如图11所示，在ERGA控制方案中虽然过渡时间漫长，但整体控制过程萃取精馏塔1的塔顶水的质量分数XWater(C-1)波动较小(±0.0001)，而且可以很好的将其控制在初始设定值。
(4)ERGA控制方案在进料组成扰动作用下的萃取剂回收塔2塔底液位的响应曲线如图12所示，在ERGA控制方案下萃取剂回收2塔底液位未能稳定在设定值。
综合考虑进料量和进料组成的扰动，ERGA控制方案能够做到各个控制回路间的扰动作用小，响应速度快。可得到令人满意的控制效果,这说明ERGA控制方案是一套能够有效控制系统稳定生产的方案，因此，通过基于ERGA法的萃取精馏工艺控制方法得到的ERGA控制方案是切实可行的。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (12)
1.一种基于有效相对增益矩阵法的萃取精馏工艺的控制方法，其特征在于，所述的控制方法包括以下步骤：
步骤一：根据分离要求，选取萃取精馏塔的回流比、萃取剂回收塔的回流比、萃取精馏塔的再沸器热负荷和萃取剂回收塔的再沸器热负荷作为控制变量；选取萃取精馏塔的灵敏板温度、萃取剂回收塔的灵敏板温度和萃取精馏塔中水的质量分数为被控变量；
步骤二：分别给控制变量施加阶跃扰动，得到被控变量的开环阶跃响应曲线，通过对响应曲线的拟合得到动态过程的传递函数矩阵；
步骤三：求取步骤二中的传递函数矩阵的有效相对增益矩阵；
步骤四：根据配对准则，通过有效相对增益矩阵得到各个控制回路间相互扰动强度最小的控制变量与被控变量的最佳配对组合；
步骤五：根据步骤四中控制变量与被控变量的最佳配对组合，设计控制方案和控制器的参数；
步骤六：根据步骤五中的控制方案和控制器的参数对萃取精馏工艺进行控制；
其中，所述的基于有效相对增益矩阵法的萃取精馏工艺的控制方法是针对甲酸乙酯-乙醇-水共沸物系的萃取精馏工艺进行的控制。
2.根据权利要求1所述的基于有效相对增益矩阵法的萃取精馏工艺的控制方法，其特征在于，所述的步骤二中对各个控制变量施加的阶跃扰动为+5％和-5％。
3.根据权利要求1所述的基于有效相对增益矩阵法的萃取精馏工艺的控制方法，其特征在于，所述的步骤二中对控制变量施加扰动的过程为一阶线性的。
4.根据权利要求3所述的基于有效相对增益矩阵法的萃取精馏工艺的控制方法，其特征在于，所述的步骤二中对各个控制变量施加扰动的过程中传递函数为：其中，K为放大系数，τ为滞后时间，T为时间常数，s为拉普拉斯变换因子。
5.根据权利要求4所述的基于有效相对增益矩阵法的萃取精馏工艺的控制方法，其特征在于，所述的放大系数K为开环阶跃响应曲线上斜率的最大值。
6.根据权利要求4所述的基于有效相对增益矩阵法的萃取精馏工艺的控制方法，其特征在于，所述的时间常数T为：当对控制变量施加扰动时，控制变量达到最终稳定值的63.2％时所需的时间。
7.根据权利要求4所述的基于有效相对增益矩阵法的萃取精馏工艺的控制方法，其特征在于，所述的时间常数T的计算通过θ(T+τ)＝θ(0)+0.632[θ(∞)-θ(0)]来获得，其中，τ为滞后时间，T为时间常数，θ(T+τ)表示在T+τ时刻，开环阶跃响应曲线的值，θ(0)表示在开始时刻，开环阶跃响应曲线的值；θ(∞)表示开环阶跃响应曲线稳定时的值。
8.根据权利要求1所述的基于有效相对增益矩阵法的萃取精馏工艺的控制方法，其特征在于，所述的步骤三包括：
选取任意的控制变量作为输入变量，任意的被控变量作为输出变量，得到多组输入变量与输出变量的组合，确定输入变量与输出变量之间的开环传递函数；
利用开环传递函数求取有效增益矩阵；
利用有效增益矩阵点乘有效增益矩阵逆矩阵的转置矩阵的计算方法得到有效相对增益矩阵；
利用有效相对增益矩阵的计算方法求取步骤二中的传递函数矩阵的有效相对增益矩阵。
9.根据权利要求8所述的基于有效相对增益矩阵法的萃取精馏工艺的控制方法，其特征在于，所述的开环传递函数为开环传递函数的稳态增益和标准传递函数的乘积。
10.根据权利要求8所述的基于有效相对增益矩阵法的萃取精馏工艺的控制方法，其特征在于，所述的利用开环传递函数求取有效增益矩阵包括：
求取输入变量与输出变量之间的开环传递函数的频率响应曲线、两坐标轴和开环传递函数的标准传递函数频宽所围成的面积；
以所围成的面积为元素构成有效增益矩阵。
11.根据权利要求10所述的基于有效相对增益矩阵法的萃取精馏工艺的控制方法，其特征在于，所述的开环传递函数的标准传递函数频宽为开环传递函数的频率响应曲线的幅值减为其稳态增益的0.707对应的频率值。
12.根据权利要求1所述的基于有效相对增益矩阵法的萃取精馏工艺的控制方法，其特征在于，所述的步骤五中得到的控制方案为：通过控制萃取精馏塔的回流量控制萃取精馏塔的灵敏板温度；通过控制萃取精馏塔再沸器的热负荷控制萃取精馏塔顶水的质量分数；通过控制萃取剂回收塔再沸器的热负荷控制萃取剂回收塔的灵敏板温度。
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