工業(yè)過(guò)程的控制、監(jiān)測(cè)與診斷研究.pdf

1、復(fù)雜工業(yè)過(guò)程的控制、監(jiān)測(cè)和診斷是工業(yè)過(guò)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(lái)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(guò)程的復(fù)雜程度不斷提高，難以采用簡(jiǎn)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(lèi)問(wèn)題的最好選擇之一。分散控制策略能夠?qū)?fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化，便于進(jìn)一步的研究和分析；而智能控制方法則無(wú)需建模，將難以解決的問(wèn)題僅僅通過(guò)學(xué)習(xí)就得到了有

2、效地處理，提供了解決復(fù)雜問(wèn)題的又一途徑。
　　 另一方面，隨著近年來(lái)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(guò)程中監(jiān)測(cè)和診斷問(wèn)題的研究。在工業(yè)過(guò)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(guò)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(mǎn)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(guò)程的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成嚴(yán)重威脅。對(duì)工業(yè)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)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(wèn)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(guò)程的監(jiān)測(cè)和診斷問(wèn)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(jiǎn)要地回顧了分散預(yù)測(cè)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(cè)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(guò)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(wèn)題，提高了控制效果。
　　 3．針對(duì)Bang—Bang控制與現(xiàn)場(chǎng)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(guò)疊加額外的測(cè)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(wèn)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(wèn)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(chǎng)存在的廠級(jí)振蕩的問(wèn)題，提出了采取閉環(huán)測(cè)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(mén)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(mǎn)足了生產(chǎn)要求，并取得了410萬(wàn)元/年的經(jīng)濟(jì)效益。
　　 最后，對(duì)