精馏塔系统是AIP页岩炼油工艺的油回收系统中最为重要的环节,它决定着最终页岩油产品的质量。由于精馏过程内在机理复杂,并且控制要求高,这使得精馏塔的控制成为过程控制界研究的热点,因此对精馏塔控制系统的研究具有现实意义。本文以某页岩炼油厂的精馏工艺为研究背景,以精馏塔温度控制系统为研究对象。根据对工艺的研究和分析,确定了将精馏塔塔顶出口温度和塔底出口温度作为精馏塔系统的被控变量。由于精馏过程复杂,被控对象具有非线性、强耦合、大惯性、大滞后和不确定性,难以建立精确的数学模型,因此建立了被控对象的近似数学模型。然后对塔顶和塔底两路串级控制系统进行分析和仿真,从仿真可知两个温度回路间的耦合问题十分严重,并利用了相对增益矩阵法定量分析了系统的耦合程度,确定了采取解耦措施的必要性。接着设计了前馈解耦装置,经过精馏塔温度的前馈解耦控制系统的仿真,仿真结果表明虽然解决了耦合问题,但是模型失配时控制效果不理想。针对模型失配时提高控制性能的问题,提出采用不依赖于精确数学模型的内模解耦控制方案以应对模型失配。在设计内模解耦控制器时,为了避免计算的复杂性,对模型采用了遗传算法进行近似,最后经过仿真表明内模解耦控制系统的动态性、稳定性、鲁棒性、方便性都要优于传统的前馈解耦控制系统。最后,对内模解耦控制器做了两方面的改进,使滤波器参数具备了模糊自整定的功能,无需人工调节滤波器参数以达到良好的控制性能;考虑到内模解耦控制器在集散控制系统上的可实施性,将内模控制器转化为PID控制器的结构形式。总之,本文所研究的内模解耦控制器为精馏塔的温度控制提供了一种便利、有效、先进、可实施的解耦控制方案。