1.项目背景 化学反应器与精馏装置是石化生产过程中使用最为广泛的设备，也是最主要的耗能单元，反应器与精馏塔运行的好坏直接关系到石油化工企业的经济效益。反应与分离强化过程通常由多个单元耦合联接而成，其不仅涉及反应与分离能力的协同机制、多单元组合与系统整体运行效能的关系，而且强化过程具有强非线性、大滞后和多变量耦合特性，以及经济、环境与安全等不确定性因素的干扰，都对强化过程的平稳操作、协同调控与分级优化带来诸多的挑战。 采用反应与精馏强化技术，通过传质与传热的强化、物质流与能量流相互耦合，使强化过程具有大幅度提高反应转化率或选择性，降低生产能耗和污染物排放等优越性。然而这种集成优势只有在反应能力与分离能力动态协同作用条件下才能被充分发挥，而且强化过程具有多稳态、强非线性和多变量强耦合特性，这些都对强化过程的自动控制与优化理论提出了新的挑战。 采用传统控制模式，当系统受到干扰时，很容易引起反应与分离能力动态失调和工况发生大范围波动与偏移，造成产品质量不合格和能耗增加等控制难题。因此，在传统控制模式的基础上，探索反应与精馏强化过程的动态协同调控方法与动态优化理论，对解决集成装置的平稳操作与自动控制难题，切实提高系统运行品质，有效降低装置生产能耗和污染物排放方面具有重要意义 2.项目技术原理 南京工业大学绿色化工研究所，经过多年研究发明了不同工况反应与蒸馏集成技术，可根据不同体系的特殊要求，实现不同工况反应与精馏的最佳匹配，解决了反应与蒸馏操作条件必须一致等问题。本项目在对强化过程机理模型、经济稳态优化和动态特性分析的前期研究基础上，研究反应能力与精馏能力的动态协同调控新方法和强化过程的分级优化理论，提出反应与精馏强化过程一体化设计思想，对传统多单元生产过程具有很好的借鉴作用。项目针对反应与精馏过程自动控制系统设计与性能优化调节方面主要开展以下技术： （1）反应与精馏强化过程多变量自动控制方案的设计与性能分析 在对反应与精馏过程机理建模、经济稳态优化设计和动态特性分析基础上，采用稳态增益矩阵和奇异值分析方法，合理选择过程被控变量和操作变量配对模式，运用传统控制策略设计反应精馏强化过程多变量自动控制方案，采用ASPEN PLUS流程模拟软件和ASPEN DYNAMIC模块进行控制方案的动态模拟测试，并根据实际工艺扰动情况，通过在动态流程模拟系统上分别加入不同幅度和方向的多种扰动和改变系统设定值，评价传统控制模式闭环系统性能，在此基础上，改进自动控制方案设计，确保设计的自动控制方案在实际应用中能够维持平稳有效运行。 （2）生产负荷自动调节和优化技术原理 反应与精馏过程的生产负荷经常随着市场需求的变化进行调整，负荷的变化将可能引起系统工况的波动，产品质量下降，能耗增加等问题，甚至造成系统不稳定而被迫停机。本项目采用设定值多步长滚动优化、偏差区域容忍动态矩阵控制与传统控制相融合方法，实现反应与分离能力动态协同调控；本项目在多变量基础控制系统上，在关键控制回路增加设定值智能调节模块和多变量协调预测控制模块，分别采用设定值多步长滚动优化、偏差区域容忍动态矩阵控制（Error tolerant DMC）与传统控制相融合方法，实现反应能力与分离能力动态协同调控，使系统获得了良好的跟踪性能和鲁棒性。解决传统控制模式下扰动引起反应与分离动态失调，导致产品质量不合格、能耗和污染物排放增加等控制问题。在多变量协调预测控制模块设计中，对于反应器出口成分和产品质量等不可在线测量的关键变量，采用机理模型和经验模型建立产品成分软测量模型，实现对产品成分、反应转化率等不可测被控变量的在线估计。 （3）反应与精馏强化过程的系统性能优化技术 在经济稳态优化设计前期研究基础上，开展多目标多约束动态优化与多变量跟踪控制相结合的分级优化理论研究。在上层多目标多约束的动态优化设计中，是以能耗和操作成本最小为优化目标，以质量、尾气/废液排放和过程动态模型等为约束条件，采用多目标优化算法对强化过程的关键操作参数进行动态优化计算，给出工况最优调节方案。根据多目标动态优化给出的关键参数设定值最优调节方案，采用设定值多步长滚动优化给出多变量预测控制的参考轨迹，通过多变量协调预测控制和基础控制回路的跟踪调节，使系统输出快速跟踪设定值的最佳操作值，实现工况优化与平滑调节，确保系统维持高品质运行特性，从源头降低工况大范围波动和事故发生的概率。 3.关键技术路线 项目针对反应与精馏过程，融合了化学工程理论、自动控制理论、智能学习算法与计算机模拟技术，采取理论研究、模拟实验和工业应用相结合的技术路线，如下图所示。项目分别开展反应精馏过程的多变量基础控制系统设计、反应与分离能力动态协同调控新方法、强化过程分级优化理论研究，并将项目成果融合，开展不同工况反应与精馏强化过程的一体化工程设计，研制一套流程模拟综合实验平台，进行模拟验证和工程应用研究。 4.项目技术特色和创新性 （1）针对反应与精馏强化过程，在传统控制模式下扰动引起反应与分离动态失调和工况偏移，导致集成优势难以充分发挥工程问题，项目提出将设定值多步长滚动优化、偏差区域容忍动态矩阵控制、多目标多约束动态优化与传统基础控制相融合的动态协同调控新方法与分级优化理论，在反应与分离动态协同作用下实现工况的优化与平滑调节，确保系统维持高品质运行特性。 （2）项目沿着学科交叉与融合方向，将化学工程理论、自动控制理论、智能学习算法与计算机模拟技术相结合，提出不同工况反应与精馏强化过程流程模拟、控制系统设计与集成优化理论相结合的一体化工程设计思想，并在常压反应与减压精馏集成的甲苯氯化反应精馏工业装置上进行工程应用研究，解决装置自动控制与平稳操作等实际控制问题，发挥强化过程高转化率/高选择性、低能耗的集成优势。

项目背景及意义 国内外反恐排爆形式日趋严峻，一系列的恶性暴恐事件，对社会和国家造成重大损失。因此，研发专用于爆炸环境的应急处置特种机器人，代替人进入有爆炸可疑物的危险场所中，通过场外人员的遥操作实时控制，完成对现场的搜索、探测和对可疑物的处理，减少排爆人员的伤亡。研究基于遥操作技术的排爆机器人操作方法，提高机器人的操作性能，增加排爆的成功率。同时，机器人的研制将带动相关行业领域自主创新和技术进步，提升我国排爆机器人装备在国际市场的核心竞争力，推动经济转型升级。 项目展示及介绍 本单位开发的遥操作排爆机器人由两部分组成：实物样机和控制系统，样机由机械臂、运动平台、控制箱组成；控制系统由操作人员的控制端和车载机械臂的执行端组成。样机机械臂由4+1个自由度组成，用于完成可疑爆炸物的抓取；履带型移动平台保证排爆机器人可以安全可靠到达操作环境，控制箱是控制排爆机器人各关节的“手柄”，通过控制面板上的旋钮、按键等控件完成排爆任务。排爆机器人样机是躯干、控制系统是大脑、控制方式是思维策略、通讯方式是神经，其中控制系统是本设备的研究重点。 本套设备选用国产控制器作为控制端和车载端的控制核心；选用无线通讯设备保证机器人可以在距操作者八百米仍可以正常工作；选用推杆和旋钮保证操作简便，控制可靠。使用上位机软件进行程序编写，通讯和控制方式主要是串口和CAN。 项目特点： 遥操作控制 排爆机器人采用的遥控操作方式，由操作人员在远端控制台控制机器人执行相关排爆操作，然后控制信号经远距离无线通讯系统传递给机器人机载接收机，进入控制器，控制机器人本体的机构运动，通信内容包括数据、视频、音频信息。 遥操作技术将排爆人员从危险的环境中解放出来，对于保护排爆人员人身安全具有重要意义。遥操作技术克服了传统线缆操作的局限性，可以保证一定的数据穿透能力。 多传感器信息融合 排爆机器人的工作环境较为恶劣现场非传统结构化已知空间，在机身及机械臂上安装了较多的传感器，用于检测机体及外部环境信息。融合多传感器采集到的信息，无损、安全传送给远端操作人员，为操作人员提供准确可靠的现场信息。提高排爆的成功概率。 排爆机械臂运动控制研究 此部分研究主要包括排爆机械臂运动学及动力学特性分析、排爆机械臂运动控制算法研究等。此部分的研究难点在于机械臂逆运动学的实时分析和多自由度机械臂末端运动的精确控制。 主要技术指标：

本实用新型公开了一种块根种植机用排种斗，涉及块根作物种子植技术领域，包括：种钵；柱形腔，设置于种钵的通腔内，柱形腔为顶端和底端均中空的腔体；底盘，活动设置于柱形腔内，其底端与旋转升降装置固定连接，底盘和柱形腔形成放置种子的种腔；至少四个排种板，以柱形腔的轴线为基准、固定设置于种钵的柱形腔的外壁，柱形腔的外壁、种钵的内壁以及两相邻排种板形成种子列状排列的种腔；以及底板，固定设置于种钵的内壁底端，位于

生物过程参数检测与控制系统是过程优化与放大的基础，可以获得反映生理代谢特性以及 过程工程特性的各类参数，同时也是过程优化与放大的具体实施手段。生物过程参数检测与控 制是生物工程学科与计算机、过程控制以及检测仪器仪表等多学科交叉发展的结果，是现代生 物过程工程必备内容之一。 本项目基于生物过程多尺度理论指导，在实验室及工业规模过程中实现多参数检测与控 制。除了常规温度、pH等参数的检测控制外，本项目还可以整合尾气质谱、活菌浓、在线显 微等先进仪表，获得反映菌体生理代谢特性和过程特性的OUR、CER、在线菌浓等在线参数； 同时通过对各种参数进行信息化处理，运用网络数据库技术实现生物过程的系统集成及远程数 据分析和诊断。

膜萃取是膜过程与液液萃取过程相结合的一种新型分离技术，清华大学化工系在国内率先开展了膜萃取过程的系统研究工作。通过多体系的膜萃取传质实验研究，系统讨论了两相压强差、两相流量、膜材料浸润性能等因素对膜萃取传质性能的影响，提出了实验范围内各分传质系数关联式；首次提出单束中空纤维膜萃取实验方法；首次实验证明了利用中空纤维膜萃取器的串联组合有更大的分离优势；实验研究了溶胀对膜萃取过程的影响，设计了浮动式中空纤维膜萃取器；首次提出用鼓泡搅拌方式提高中空纤维膜萃取过程的传质效率；研究了不同结构和不同装填因子中空纤维膜器的传质特性，探讨了装填因子对膜萃取过程的影响，提出了中空纤维膜萃取器的壳程子通道模型；首次提出同级萃取反萃膜萃取过程，实验研究了中空纤维封闭液膜的传质特性，探讨了实现同级萃取反萃的可行性；实验研究了中空纤维封闭液膜在乳酸分离中的应用；首次实验证明了膜萃取过程防止溶剂夹带的优势和利用膜萃取过程降低COD的可行性。正式发表论文20篇，受到国内外同行专家的关注，研究结论被多次引用，研究成果属国内首创，处于国际先进水平。

成果简介电炉过程控制模型是指导电炉冶炼过程中工艺操作的控制依据， 目的在于监视、 预测并控制冶炼过程， 以保证在最佳时间内完成炉次过程并获得目标钢水量、目标温度和目标成分。 同时为了实现随着生产过程不断逼近实际工艺， 本模型能对已生产的数据进行统计优化从而不断修正模型参数， 使模型系统具有一定的自学习和自辩识功能。电炉过程控制模型包括冶金模型、 热模型和统计模型。冶金模型以物料平衡为基础， 主要确定电炉冶炼过程与质量平衡相关的熔池状态和过程控制变量， 内容涉

过程控制实验装置是模仿现代工业生产过程中常见的物理量，诸如温度、压力、流量、液位等参数，对其进行测量、控制，分析过程参数变化特性，研究过程控制规律的教学实验设备。

XM-814足月胎儿分娩过程模型（6部件）   XM-814足月胎儿分娩过程模型由6部件组成，分别演示胎儿胎头尚浮衔接、胎儿衔接俯屈下降、胎儿继续下降与内旋转、胎儿内旋转完成开始仰伸、胎儿胎头外旋转，头先娩出、胎儿从母体娩出后，留余母体内的胎盘及部分脐带。 尺寸：自然大 材质：玻璃钢

XM-814A足月胎儿分娩过程模型   XM-814A足月胎儿分娩过程模型显示分娩过程第一、二、三产程和相关的胎儿及胎儿不同形态，以及胎儿和骨盆，子宫，产道，胎盘和脐带的关系，每个产程均有骨盆和子宫剖面以及胎儿3个部件组成。 尺寸：自然大 材质：PVC材质

XM-819卵子受精过程放大模型   XM-819卵子受精过程放大模型由女性生殖器官冠状切面（一个切面有精子进入，另一个切面有卵子受精后胚泡植入了宫内膜）的2部分组成，并显示精子进入女性生殖器官，卵子与精子相遇受精后胚泡植入子宫内膜等结构。 尺寸：放大约2倍，92×30×4cm 材质：PVC材料