FPC2000集散控制系统的设计

针对我国发酵企业规模相对较小而控制要求较高的情况，开发了适用于发酵过程优化控制的低成本、开放型、高性价比的集散控制系统。硬件采用分层阶递的分布式结构，软件采用面向对象的模块式编程方法，创建了智能控制系统的新型结构体系，将生化过程智能控制子系统与FPC2000DCS相连接，使集散控制系统具有先进控制功能。自主研制，开发的FPC2000生化过程集散控制系统具有方便、灵活、易用、简单、可靠、高性能特点，已在十多家单位成功地推广应用。     

智能控制在分批发酵过程中的应用

针对非线性，时变、大滞后的发酵过程，将智能控制技术融入传统的集散控制系统中以提高控制精度，模糊控制方法的优势在干能够处理过程的不确定性信息，与常规控制相结合，设计了罐温复合模糊控制系统和PH参数自调整模糊控制系统，以克服罐温度和PH对象的时变和滞后特性，发酵过程中影响溶氧变化的因素较多，不同发酵阶段调节规则不同，而专家系统能够有效地利用系统信息，因此对溶氧采用变区域专家控制系统进行控制。智能控制精度与常规控制方法相比提高50％，已在10多家单位成功地推广应用。     

低成本DCS在发酵罐群微机测控系统中的应用

基于工业控制计算机和智能模块设计了发酵过程集散控制系统，本文介绍该系统的软、硬件结构与功能。     

集散控制系统中先进控制与优化的应用

本文结合集散控制系统讨论了阶梯式广义预测控制和燃烧优化在工业锅炉控制中的应用。在集散控制系统常规控制回路基础上,进一步开发了集散控制系统的控制功能．采用先进控制与优化技术,提高了关键工艺参数的控制品质,对系统实现了操作优化。     

发酵过程实时监测与控制系统的研究

介绍了一种生物发酵过程实时监测与控制系统设计的新思路，通过对以传统仪表为主、容量为14L的发酵罐控制系统的技术改造，设计完成了发酵过程的计算机实时监测与控制系统，提出了一种发酵过程生物参数的软测量方法，为发酵过程建模及其优化控制的进一步研究提供了技术平台。     

发酵过程微机模糊控制系统

本文针对发酵过程的控制特点,利用基于规则的控制策略,将模糊控制算法(简称FC)与其他算法相结合,克服了FC算法存在的系统余差问题,改善了FC算法的控制性能。并在此基础上设计了一个发酵过程微机模糊控制系统,取得了较好的控制效果,具有一定的实用性。     

工业过程集散控制系统的设计及应用

介绍了自行研制的面向工业过程的集散控制系统,包括现场控制站和操作员站的主要功能和设计特点。多变量解耦控制的工程化实现和顺序控制组态系统的设计,使系统可适用于复杂的工业过程。在一大型啤酒糖化和发酵生产过程中,采用了顺序控制、Smith预估技术和多变量控制,降低了能耗,提高了啤酒的产量和质量,取得了每年1000多万元的经济效益。     

啤酒发酵中温度的测控方法

结合集散控制系统的特点,设计了一种嵌入式啤酒发酵控制系统。该系统采用自主研发的智能化SOC(System on Chip)嵌入式数据终端处理器作为控制终端;通过差动中值定标的方法实现现场高精度检测;使用固定周期预测增量控制方法对啤酒发酵的温度进行控制;采用时间隧道数据处理器处理的方法而使数据处理系统化,提高了系统的稳定性和连贯性;数据终端处理器配置通用串行口,与工控计算机组成局域网实现集散式控制。实践证明,该系统不仅成本低、功能强,而且灵活、可靠。     

发酵过程集散控制系统

发酵过程集散控制系统潘丰，高自强，徐玲，须文波ＴｈｅＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍｆｏｒＦｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎＰｒｏｃｅｓｓ￥ＰａｎＦｅｎｇ；ＧａｏＺｉｑｉａｎｇ；ＸｕＬｉｎｇ；ＸｕＷｅｎｂｏ引官发酵过程是一个影响因素多、较为复杂...     

基于ARM7的智能生物发酵模糊控制系统

基于ARM7和模糊控制算法开发的生物发酵智能控制系统。软件设计中移植了μC/OS-II操作系统,采用多任务程序设计方法设计,大大降低了编写程序的复杂度。针对生物发酵控制过程中的时变性、非线性、延时性、随机性等特点,提出采用模糊逻辑控制技术来实现系统的控制。在一定程度上解决了传统控制方法不易得到系统数学模型、难于对控制系统进行有效控制的不足。     

Multivariable adaptive predictive control of an aerated lagoon for a wastewater treatment process

The application of an adaptive multivariable predictive model-based control scheme for the control of biotechnological processes is reported. Control design consists of regulating the residual concentrations of two main variables of a multistage wastewater treatment process. Unavailability of measurements leads to the development of an identification technique derived to estimate simultaneously unavailable state variables and time-varying parameters of a nonlinear process. Convergence of the estimation scheme is demonstrated via a theorem and its proof using Lyapunov's method. The estimated variables are used in the explicit design of the control algorithm. Good simulation results have been obtained in regulation, tracking, disturbance rejection and transient behaviour, showing the efficiency of this adaptive control strategy.     

可重配置DNC系统的设计与实现

为了使DNC系统适应不同配置的制造单元,同时有效地控制和管理制造单元中数控机床的加工过程,该文从DNC系统的控制软件可重配置以及硬件通讯平台可重配置的角度出发,提出了一种可重配置制造单元中数控机床的DNC控制设计方法,同时采用面向对象技术进行DNC系统软件的设计和开发,所开发的系统集NC程序编辑、NC程序管理、DNC控制为一体,能够满足动态单元和可重构制造单元等DNC的控制要求。     

H∞ fuzzy control design of discrete‐time nonlinear active fault‐tolerant control systems

This paper is concerned with the problem of H_∞ fuzzy controller synthesis for a class of discrete‐time nonlinear active fault‐tolerant control systems (AFTCSs) in a stochastic setting. The Takagi and Sugeno (T–S) fuzzy model is employed to exactly represent a nonlinear AFTCS. For this AFTCS, two random processes with Markovian transition characteristics are introduced to model the failure process of system components and the fault detection and isolation (FDI) decision process used to reconfigure the control law, respectively. The random behavior of the FDI process is conditioned on the state of the failure process. A non‐parallel distributed compensation (non‐PDC) scheme is adopted for the design of the fault‐tolerant control laws. The resulting closed‐loop fuzzy system is the one with two Markovian jump parameters. Based on a stochastic fuzzy Lyapunov function (FLF), sufficient conditions for the stochastic stability and H_∞ disturbance attenuation of the closed‐loop fuzzy system are first derived. A linear matrix inequality (LMI) approach to the fuzzy control design is then developed. Moreover, a suboptimal fault‐tolerant H_∞ fuzzy controller is given in the sense of minimizing the level of disturbance attenuation. Finally, a simulation example is presented to illustrate the effectiveness of the proposed design method. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

The design of distributed control computer systems

The top-down approach in the design of Distributed Control Computer Systems, DCCS, is presented. The starting point of the study is three statements: (i) the design approach should be production process control oriented; (ii) for real time process control applications, computer networks require an efficient communication subsystem, the most important features of which are high reliability and short message transmission times and (iii) recent research has shown that the tools and methodologies used in both computing and control should be complementary to each other in order to solve some of the distributed control computer system/distributed computer control system design problems. The paper contains the design problems of distributed control computer systems, the presentation of the methods and tools for the study and design of the DCCS, the top-down approach in the design of the DCCS, and examples of two design stages.     

可重构DNC实时监控系统设计与实现

为了远程能及时有效地监控和管理制造系统中CNC机床的加工过程，该文从DNC实时监控系统的控制软件与硬件通讯平台可重构的角度出发，提出了一种可重构DNC实时监控系统的设计方法；同时采用面向对象的统一建模语言(UML)，进行TDNC实时监控系统软件的设计和开发。     

三自由度苹果采摘机器人本体设计

目前绝大部分应用在水果采摘上的关节型机器人控制复杂,成本高,而且采摘效率低,设计结构简单的采摘机器人是研究的重点。针对苹果种植的园艺特点和关节型采摘机械臂的不足,设计了一套基于圆柱坐标的三自由度苹果采摘机器人本体结构。控制系统采用基于PC&MP2100的分布式控制方案,阐明了机器人作业流程,编写了采摘控制程序,控制中引入模糊PID和偏差耦合同步控制方法,并基于C#,开发了人机交互界面。在实验室对机械臂进行了单轴调试、多轴同步调试、运动耗时和定位精度试验,结果表明采摘机械臂单次运动时间平均为6.619 s,平均运动误差值只有4.929 mm,相比关节型机械臂减少了耗时,降低了成本并且提高了定位精度和采摘效率。     

基于内模控制的PID控制器的设计

基于内模控制原理,针对典型的工业过程对象,给出了PID控制器的设计方法,并根据现代控制理论的观点,证明了该方法符合线性二次型最优控制的选型原则,将该方法应用于典型的工业过程对象的仿真研究,结果表明所设计的PID控制系统,只有滤波器的时间常数是需要整定的参数,方法比较简单,并且在系统特性变化的情况下具有很强的鲁棒性和抗干扰能力。此外,该方法在现有的可编程控制器(PLC)、智能仪表、集散控制系统(DCS)和现场总线控制系统中都很容易实现,无需增加硬件投资,具有较高的工程应用价值。     

智能预测控制在谷物干燥过程中的应用研究

谷物干燥过程控制是一个高精度智能预测控制模型,为了提高谷物干燥过程控制的可靠性和自适应性,提出一种基于加权组合预测的谷物干燥过程智能预测控制模型,首先建立谷物干燥过程控制的约束参量模型和控制目标函数,采用模糊决策的PID控制方法进行控制模型设计,采用加权组合预测方法进行自适应神经网络加权,提高控制过程的适应度和支持度;然后选用TMS320VC5509A作为核心控制芯片,进行控制系统设计,在Linux2.6.32嵌入式内核平台中进行谷物干燥预测控制软件开发,实现预测控制系统优化设计;最后进行应用测试分析,结果表明,采用该系统进行谷物干燥过程的控制,能有效调节谷物干燥中的温度和湿度,控制精度较好,人机交互性较好。     

统计过程监测中低阶EPC控制器分析与设计

观测值相互独立并服从正态分布是应用统计过程控制(SPC)的基本前提,然而由于某些不可消除因素,实际过程的输出观测值常常是自相关的。采用SPC与EPC整合,消除过程自相关,实现对自相关过程的监控。将状态空间分析法引入到EPC控制器的设计中,通过极点配置方法来分析EPC控制器的性能,研究平均运行链长(ARL)与极点配置的关系。最后对均值发生阶跃型故障的自相关ARMA(1,1)过程进行仿真实验,得到EPC控制器极点的较优配置范围。仿真结果亦证明了该方法的可行性和有效性。