模塊多變量廣義預(yù)測(cè)控制及應(yīng)用.pdf

1、現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展對(duì)過(guò)程控制提出了更高的要求，迫切需要解決多變量、多目標(biāo)、有約束的動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制問(wèn)題。 靜態(tài)模塊多變量控制可以顯式處理多目標(biāo)有約束穩(wěn)態(tài)優(yōu)化控制問(wèn)題，它采用模塊化的分層控制器結(jié)構(gòu)，按照優(yōu)先級(jí)順序?qū)⒏鱾€(gè)目標(biāo)分配到相應(yīng)的模塊，每個(gè)模塊處理一個(gè)控制目標(biāo)，按照字典序極小化方法由高到低依次滿足各個(gè)目標(biāo)。這種結(jié)構(gòu)能清晰表達(dá)工程上的權(quán)衡和決策，符合工業(yè)過(guò)程控制的要求。 階梯式控制技術(shù)可以大大降低預(yù)測(cè)控制未來(lái)控制量計(jì)算的復(fù)雜度。

2、本文將模塊多變量控制與階梯式廣義預(yù)測(cè)控制相結(jié)合，提出模塊多變量廣義預(yù)測(cè)控制(MMGPC)，它能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)模塊多變量?jī)?yōu)化控制。動(dòng)態(tài)模塊多變量控制能較好地處理現(xiàn)代工業(yè)過(guò)程迫切需要解決的多目標(biāo)、有約束動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制問(wèn)題；階梯式廣義預(yù)測(cè)控制則對(duì)大慣性、大時(shí)延、強(qiáng)干擾的過(guò)程對(duì)象有很好的控制效果，且魯棒性較強(qiáng)。兩者的結(jié)合使得模塊多變量廣義預(yù)測(cè)控制器在實(shí)際應(yīng)用中取得了較好的效果。 智能監(jiān)督級(jí)對(duì)于提升先進(jìn)控制器的連續(xù)運(yùn)行時(shí)間和投用率有重要意義。本

3、文從辨識(shí)監(jiān)督級(jí)和控制器監(jiān)督級(jí)兩方面總結(jié)了智能監(jiān)督級(jí)的研究現(xiàn)狀、研究?jī)?nèi)容和任務(wù)，歸納并提出一般性的辨識(shí)監(jiān)督級(jí)和控制器監(jiān)督級(jí)的框架結(jié)構(gòu)。這種面向?qū)ο蟮哪K化監(jiān)督級(jí)結(jié)構(gòu)方便了監(jiān)督級(jí)的設(shè)計(jì)和重構(gòu)，對(duì)智能監(jiān)督級(jí)實(shí)例的設(shè)計(jì)有一定意義。 動(dòng)態(tài)模塊多變量控制的應(yīng)用研究證實(shí)了它的優(yōu)良性能和實(shí)用價(jià)值。本文中的應(yīng)用研究包括三部分內(nèi)容： 1、電站鍋爐主蒸汽溫度的模塊多變量廣義預(yù)測(cè)控制 經(jīng)過(guò)對(duì)操作工藝的仔細(xì)分析可以發(fā)現(xiàn)，電站鍋爐主蒸汽溫度

4、控制實(shí)際上是一個(gè)多目標(biāo)、有約束的優(yōu)化控制問(wèn)題，模塊多變量廣義預(yù)測(cè)控制比其它只關(guān)注設(shè)定值目標(biāo)的控制算法更接近問(wèn)題的本原。 為了獲得被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，本文將最小二乘法與相關(guān)系數(shù)法相結(jié)合，提出一種新的建模方法。它可以獲得模型階次、純滯后等模型結(jié)構(gòu)的信息，并辨識(shí)出模型系數(shù)。 2、多段冷激式氨合成塔全塔溫度的模塊多變量廣義預(yù)測(cè)控制 多段冷激式氨合成塔在我國(guó)合成氨工業(yè)中具有重要的地位。本文詳細(xì)分析了多段冷激式氨合成系統(tǒng)工藝

5、和溫度控制的特點(diǎn)與難點(diǎn)，根據(jù)分析結(jié)果設(shè)計(jì)了模塊多變量廣義預(yù)測(cè)控制器框架結(jié)構(gòu)，并對(duì)控制目標(biāo)和控制量?jī)?yōu)先級(jí)問(wèn)題進(jìn)行了討論。 為了模塊多變量廣義預(yù)測(cè)控制器的有效實(shí)施，本文還討論了以下問(wèn)題：建模數(shù)據(jù)的獲取和模型辨識(shí)方法；多種前饋控制器的引入有助于控制器對(duì)各種強(qiáng)干擾的抑制；根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì)了控制器智能監(jiān)督級(jí)，有效地解決了模塊多變量控制器在線重構(gòu)、熱點(diǎn)檢測(cè)、控制器切換監(jiān)督等問(wèn)題，確保了控制器的連續(xù)運(yùn)行時(shí)間和投用率。 應(yīng)用效果表明，模

6、塊多變量廣義預(yù)測(cè)控制器在多段冷激式氨合成塔全塔溫度控制中取得了成功，控制精度達(dá)到了國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的水平，對(duì)增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益具有現(xiàn)實(shí)意義。 3、線性低密度聚乙烯裝置的模塊多變量在線操作指導(dǎo) 通過(guò)對(duì)線性低密度聚乙烯反應(yīng)器關(guān)鍵控制系統(tǒng)的分析發(fā)現(xiàn)，聚乙烯反應(yīng)器催化劑加料量調(diào)節(jié)是一個(gè)多目標(biāo)、多變量、有約束的操作優(yōu)化問(wèn)題。本文采用模塊多變量?jī)?yōu)化原理構(gòu)造了在線操作指導(dǎo)系統(tǒng)的一般性框架結(jié)構(gòu)，并根據(jù)線性低密度聚乙烯裝置催化劑加料量調(diào)節(jié)的特點(diǎn)，