工業(yè)過程的控制、監(jiān)測與診斷研究.pdf

1、復(fù)雜工業(yè)過程的控制、監(jiān)測和診斷是工業(yè)過程控制領(lǐng)域中一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，目前在這個(gè)領(lǐng)域的研究越來越受到控制界的重視。
　　 一方面，隨著生產(chǎn)規(guī)模的日益擴(kuò)大，工業(yè)過程的復(fù)雜程度不斷提高，難以采用簡單的集中控制方法或建立精確的機(jī)理模型進(jìn)行控制。這時(shí)，分散控制策略和智能控制方法或許就成為解決這類問題的最好選擇之一。分散控制策略能夠?qū)?fù)雜問題簡單化，便于進(jìn)一步的研究和分析；而智能控制方法則無需建模，將難以解決的問題僅僅通過學(xué)習(xí)就得到了有

2、效地處理，提供了解決復(fù)雜問題的又一途徑。
　　 另一方面，隨著近年來對(duì)控制系統(tǒng)性能要求的提高，極大地推動(dòng)了工業(yè)過程中監(jiān)測和診斷問題的研究。在工業(yè)過程中，許多控制器在運(yùn)行初期還能保持良好的性能，但往往經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行之后，由于受到外部環(huán)境變化和設(shè)備老化的影響，控制器性能逐漸就不能滿足生產(chǎn)的要求。如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾正這種情況，將對(duì)工業(yè)過程的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成嚴(yán)重威脅。對(duì)工業(yè)過程進(jìn)行監(jiān)測和診斷的目的就是能夠及時(shí)識(shí)別和診斷控制系統(tǒng)的性

3、能問題，指導(dǎo)工作人員采取各種應(yīng)對(duì)措施改善系統(tǒng)的控制品質(zhì)。因此，對(duì)工業(yè)過程的監(jiān)測和診斷問題進(jìn)行討論與研究具有十分重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　 本文的主要研究工作與貢獻(xiàn)如下：
　　 1．簡要地回顧了分散預(yù)測控制的基本概念和發(fā)展?fàn)顩r，敘述了粗糙控制的研究背景和發(fā)展現(xiàn)狀，并介紹了控制性能評(píng)價(jià)與診斷的研究概況和發(fā)展現(xiàn)狀。
　　 2。針對(duì)復(fù)雜大系統(tǒng)內(nèi)部快慢特性不一的特點(diǎn)，提出了一種基于納什最優(yōu)的多時(shí)標(biāo)分散預(yù)測控制算法。該

4、方法針對(duì)每個(gè)子系統(tǒng)的內(nèi)在特性而分別采用各自相應(yīng)的采樣頻率和控制策略，從而更加充分地反映了各子系統(tǒng)內(nèi)在的控制要求。同時(shí)，通過引入多時(shí)標(biāo)信息預(yù)估和通信方法，彌補(bǔ)了由于時(shí)標(biāo)不同而導(dǎo)致子系統(tǒng)信息不足的問題，提高了控制效果。
　　 3．針對(duì)Bang—Bang控制與現(xiàn)場操作工控制方式的相似性，提出了基于粗糙集理論的擬Bang—Bang粗糙控制方法，同時(shí)，通過疊加額外的測試信號(hào)激勵(lì)系統(tǒng)以獲得更加充分的控制策略，改善了粗糙規(guī)則提取的效率和完備性

5、。另外，由于擬Bang—Bang粗糙控制器存在穩(wěn)態(tài)余差問題，提出了集成PID控制的粗糙控制器設(shè)計(jì)方法。該方法結(jié)合了Bang—Bang控制和PID控制方法的優(yōu)點(diǎn)，即保證了快速的控制效果，又有效地消除了穩(wěn)態(tài)余差。
　　 4．針對(duì)傳統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)方法難以處理非白噪聲下的性能評(píng)價(jià)問題，提出了采取基于遺忘因子的性能評(píng)價(jià)方法，提高了在時(shí)變?cè)肼暛h(huán)境下辨識(shí)和性能評(píng)估的準(zhǔn)確性。仿真結(jié)果顯示，該方法具有更良好的穩(wěn)定性和效果。
　　 5．針對(duì)工

6、業(yè)現(xiàn)場存在的廠級(jí)振蕩的問題，提出了采取閉環(huán)測試方法處理并診斷振蕩的源頭，該方法能夠有效地區(qū)分由于外部擾動(dòng)引起的次級(jí)振蕩回路和由于內(nèi)部閥門粘滯引起的振蕩源頭回路。仿真驗(yàn)證了該方法具有良好的可行性和優(yōu)越性。
　　 6．利用第四章的研究成果成功地應(yīng)用于揚(yáng)子石化化工廠PTA生產(chǎn)裝置，完成了“控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)性能監(jiān)控系統(tǒng)”的科研項(xiàng)目(橫向)，經(jīng)廠方驗(yàn)收，該系統(tǒng)性能良好，滿足了生產(chǎn)要求，并取得了410萬元/年的經(jīng)濟(jì)效益。
　　 最后，對(duì)