数字孪生技术及其在炼油产业中的应用

数字孪生是1项新兴的数字化转型技术,实现了数字虚拟世界对物理现实世界的实时映射,在各行各业中发展迅速。文中介绍了数字孪生技术的发展历程及其研究现状,以五维模型为例,分析了数字孪生的核心技术,并归纳了1套数字孪生体系构建流程。研究相关文献对数字孪生在炼化产业中的应用进行概括,将数字孪生融入到炼油过程,基于数字孪生技术实现生产可视化、远程监督指导、故障分析预测和设备控制优化及全生命周期管理等功能,从而提升炼油产业的智能化发展。     

基于GRA-IWOA-ELM的航空煤油闪点值预测

针对常一线航空煤油闪点值预测提出基于灰色关联分析法(grey correlative analysis, GRA)与改进的鲸鱼优化算法(improved whale algorithm, IWOA)优化极限学习机(extreme learning machine, ELM)的软测量方法.利用GRA计算出各个辅助变量与待测变量的信息关联度,通过实验法选取辅助变量作为输入,然后利用IWOA为ELM寻找最优权阈值.在算法迭代前期,利用改进的Tent混沌映射进行种群初始化使种群分布更加均匀,利用自适应权重结合随机差分变异策略来提升算法的寻优能力,通过8个基准测试函数对改进算法的有效性进行验证.通过某炼油厂常压塔常一线航空煤油闪点实际数据,验证了改进模型对闪点值预测的有效性.     

汽轮机调速系统的非线性自适应控制

汽轮机汽门开度控制不仅对电力系统暂态稳定性的改善有着重要的作用,并且对抑制电力系统低频振荡和改善动态品质也有着极其重要的作用,汽轮机调速器的控制器设计通常是基于具有准确参数的理想汽轮机模型。考虑了汽轮发电机固有的非线性以及汽轮机参数的不确定性,基于微分几何学理论和自适应控制方法推导了汽轮机调速的非线性自适应控制律。仿真结果表明了通过该方法设计控制器的有效性和优越性。     

基于改进SIFT算法的图像匹配方法研究

SIFT算法具有旋转、平移、尺度缩放和亮度的变化保持不变性的优点,也有算法复杂、计算时间长的缺点。本文提出了以街区距离代替欧式距离的新方法,来提高SIFT特征匹配效率,缩短匹配时间,提高SIFT算法的实时性。实验结果表明,该方法在保持图像匹配率和算法鲁棒性的同时,可以减少运算时间。     

广义预测控制器系数直接算法

为了简化广义预测控制算法的分析与设计，提出了广义预测控制器系数直接计算方法．该方法利用过程模型直接递推，把广义预测控制律表达成控制器系数与参考轨迹及过程历史信息乘积的形式．其控制器系数计算只与模型参数及设计参数有关，避免了在线求解Diophantine方程、输出预测表达式及自由响应项，简化了设计思路，减少了在线运算量．在一个DCS控制的非线性液位装置上得到的对比实验结果表明该方法是可行和有效的．     

非线性系统的故障诊断技术

文中对非线性系统的故障诊断方面问题给予了归纳总结,指出了基于数学模型方法,基于信号处理方法和基于知识的方法在实现非线性系统故障诊断的基本思想,并进一步指出了各各非线性系统故障诊断方法及可能的发展方向。     

不确定时滞性性系统的鲁棒容错控制

容错控制就是使设计的控制系统能对可能发生的故障具有一定的容错能力。该问题直接关系到控制系统运行的可靠性和安全性。完整性是容错控制研究的一个重要方面,它是指系统中一个或多个部件发生故障时系统并不进行重构,而是利用余下的部件仍可使系统稳定并保持规定性能。由于参数扰动的广泛存在性以及执行器和传感器发生故障的不可避免性,使得研究具有参数不确定的时滞系统的鲁棒容错控制问题具有更重要的现实意义。针对传感器故障情况,采用带有滞后的状态反馈控制,首先考虑了线性时滞系统的容错控制问题,给出了线性时滞系统对传感器失效具有完整性的一个充分条件,进而考虑了具有参数扰动的线性时滞系统的鲁棒容错控制问题,给出了鲁棒容错控制时滞系统的设计方法和步骤,并用设计实例和仿真结果证实了这种方法的有效性。     

裂解反应动力学模型研究概况

裂解反应动力学模型是裂解炉模拟的核心,其准确性直接影响裂解产物预测的准确性以及裂解炉先进控制水平,最终影响乙烯生产的成本.裂解反应动力学模型分为经验模型、分子反应模型和机理模型.分别介绍了三种模型的主要方法和优缺点,指出各类模型的应用方向.同时介绍了裂解反应模型未来研究方向.把裂解反应动力学模型和CFD模型结合进行模拟,计算结果的准确度将得到较大的提高,将为乙烯裂解炉的精确控制提供强有力的参考.     

电鳗放电非接触式测量系统的设计与实现

在已有生物电研究的基础上,设计了一种非接触式电鳗放电电压实时监测系统。数据采集端利用电容充放电原理收集电荷,并将所收集电荷通过换算转换成相应的电压。利用JN5139无线模块发送和接收数据,避免了采集端和接收端电源共地串扰问题。该系统可实时监测、显示电鳗放电电压。现场测试结果表明,非接触式方法在测量生物电过程中具有良好的稳定性和可靠性。     

对角CARIMA模型多变量广义预测近似解耦控制

针对多变量系统中存在的强耦合,提出基于对角CARIMA模型的多变量广义预测控制近似解耦算法.根据对角CARIMA模型中的A和C矩阵为对角形式的特点,将多输入多输出系统分解为多个多输入单输出系统进行预测和控制,一定程度上降低了变量之间的耦合性.根据模型预测值与参考轨迹之间的偏差实时调整目标函数中跟踪误差的加权系数,达到进一步降低各个回路之间耦合的目的.加权系数调整的基本原则是,每个输出跟踪误差的加权系数是由其他输出在同时刻偏离参考轨迹的加权误差平方和构成.当某个输出偏离目标值时,其他输出的跟踪误差权值相对增大,以避免输出之间的相互扰动,达到近似解耦的目的.利用单变量GPC、多变量MGPC、基于设定值观测器解耦的MGPC以及提出的近似解耦方法,分别对温室温度和相对湿度控制系统进行仿真实验.仿真结果显示,近似解耦算法控制平稳,输出变量之间的相互扰动显著降低.