随着油价的日益高涨,油页岩的加工提炼受到了越来越多的关注。在众多页岩炼油技术中,基于ATP(Alberta Taciuk Processor)炉的工艺是世界先进的页岩炼油工艺。ATP炉干馏工艺控制效果的优劣直接影响页岩油的产量,而干馏温度又是ATP炉干馏工艺中的关键参数。因此,对其温度控制系统进行理论分析和应用研究具有重要的现实意义。本文以某页岩炼油厂的页岩炼油生产线为背景,以ATP炉为研究对象,阐述了ATP干馏炉的组成结构和工作原理,对ATP炉的温度控制系统进行了深入系统的分析。并提出了ATP炉温度控制的难点:控制对象具有大时滞,干扰多等特点。如何解决纯滞后和各种扰动给温度控制系统带来的影响,使ATP炉干馏区温度稳定在工艺要求范围内是本文的研究重点。干馏过程是一个极其复杂的过程,很难用精确地数学模型对温度对象进行描述。通过对ATP炉温度控制过程的分析得出,现场使用的的控制策略是传统的串级PID,但通过对现场温度曲线进行分析,控制效果不够理想,原因主要是串级PID不能很好地解决纯滞后和各种扰动给温度控制系统带来的影响。为了补偿纯滞后环节的影响引入Smith预估控制器应用到ATP炉温度控制系统中。Smith预估控制器可以对滞后环节进行很好地补偿,动态性能与稳态性能良好。为提高系统的抗扰动性能,提高系统的鲁棒性,本文引入了模糊控制器,应用到温度控制系统中,提高系统的鲁棒性。在控制过程中,模糊控制器作用在主回路PID控制器上,Smith预估控制器反向并联在模糊PID控制器两端。这样构成了Smith预估器和模糊的复合控制,同时解决了纯滞后以及扰动的影响,增强了系统的稳定性和鲁棒性。最后,通过仿真分析了基于Smith预估补偿的模糊串级控制在ATP炉温系统中的控制性能,结果表明本文设计的控制系统不仅具有较好的抗扰动性能,而且能够更好地解决纯滞后环节和模型参数的变化带来的影响,控制效果优于传统PID。