现场总线技术与现场总线控制系统

０　前言随着过程控制技术、自动化仪表技术和计算机网络技术的成熟和发展,工业控制领域又发生了一次技术变革。这次变革使传统的控制系统（如ＤＣＳ）无论在结构上还是在性能上都将发生巨大的飞跃,而这次变革的基础就是现场总线技术的产生［１］［４～５］。根据国际电工委员会（ＩＥＣ）和美国仪表协会（ＩＳＡ）的定义,现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络,它的关键标志是能支持双向、多节点、总线式的全数字通信。进入８０年代以来,各种现场总线技术开始出现,人们对传统的模拟仪表和…     

带路径约束的聚烯烃牌号切换操作优化方法

产品多样化需求使得聚烯烃生产过程中经常需要进行牌号切换操作。以往关于牌号切换优化的研究大多只关心切换过程结束后聚合物质量指标是否达到目标牌号值,对过渡过程中质量指标及状态变量的波动情况缺少关注,而过程的波动会影响到最终产物的质量性质和操作平稳性。为此,本文以聚乙烯气相流化床反应器为对象,通过在牌号切换优化命题中加入关于熔融指数等的路径约束,防止过渡过程中的状态变量剧烈波动影响聚合物树脂质量。为求解此类带路径约束的动态优化问题,对常规的控制变量参数化方法进行了改进,通过求解微分代数方程(DAE方程)将路径约束转化为控制变量约束。仿真结果表明,加入路径约束可以有效避免牌号切换中变量的剧烈波动,增强过程平稳性。     

基于嵌入式系统的预测控制的设计与实现

针对过程工业中中小型快速系统的过程控制问题,以ARM与浮点DSP双核控制器OMAP—L137为核心,通过硬件系统和软件系统配合,设计并实现了面向先进控制的嵌入式通用平台。以实时性为目标,将预测控制算法分块,分别对预测模型、约束处理和在线求解算法各块进行研究。提出了针对嵌入式计算速度和存储量有限等问题的解决方案,并将改进后的算法在嵌入式平台中实现。通过对相关模型的测试,结果表明:系统具有高速、高控制精度等优良性能。     

采用Brent优化的核学习单步预测控制算法

针对非线性SISO系统, 提出一种基于核学习辨识模型的单步预测控制算法(kernel learning one-step-ahead predictive control, KLOPC). 通过KL辨识模型得到系统的一步超前预报值, 并引入输出反馈和偏差校正以克服模型失配等因素引起的预测误差, 以此构造一步加权预测控制性能指标, 然后采用Brent一维搜索方法求取控制律. 该方法无需任何相关的导数信息, 需调整的参数少, 求解效率高. 在一非线性液位系统的仿真研究表明了KLOPC优于整定的PID和其它基于KL模型的控制方法, 对噪声和扰动等均具有更好的鲁棒性和自适应性.     

基于非配置点部分误差控制联立方法的编队卫星队形重构

针对编队卫星队形重构问题,提出一种基于非配置点部分误差控制的联立方法。首先采用基于Radau配置点的拉格朗日插值多项式对微分代数方程组进行离散化处理;然后引入非配置点,要求避撞条件在非配置点处严格满足,但不对状态变量在非配置点处的误差估计进行控制,从而降低离散化后得到的非线性规划命题的求解难度;最后对3颗编队卫星的队形重构问题进行测试和仿真并与相应文献中的结果进行了比较,数值实验结果表明该方法具有更高的求解精度和求解效率。     

局部最小二乘支持向量机回归在线建模方法及其在间歇过程的应用

当间歇生产切换于不同的工艺条件时，由于新工况下的样本一般很少，且批次间存在着不确定性（由于原材料波动或过程动态特性波动等），基于全局学习的建模方法（如最小二乘支持向量机回归，LSSVR）建立的模型泛化性能不强。将局部学习融入LSSVR中，提出一种局部LSSVR（local LSSVR, LLSSVR）的间歇过程在线建模方法。结合前一批次离线优化后的LSSVR参数，针对待预测新样本在线选择与之相关的近邻样本集并基于此进行建模。以建立青霉素发酵过程的菌体浓度为例，验证了LLSSVR算法能够从过程的第2个生产批次开始在线建立较准确的预报模型，较LSSVR有着更好的推广能力、适应性和鲁棒性。     

通讯访问约束条件下线性随机系统的状态可估计性

本文从信息论的视角考察了线性离散随机系统在访问约束情况下的可估计性问题.针对系统中存在的访问约束所带来的通讯冲突现象,采用一个二值向量函数描述系统中各个输出信号的通讯状态.针对这类对象,根据由互信息定义的可估计性概念,讨论了访问约束系统的状态估计问题,得出了在输出检测信号传输存在访问约束情况下的状态可估计性条件,解析分析和仿真结果表明,存在合理的通信序列,使得系统在访问约束情况下,能够保持其状态可估计性.本文还证明了在访问约束条件下随机系统的可估计性和相应的确定性系统的能观性之间的等价关系.     

SVM在车牌字符识别中的应用

采用支持向量机方法实现车牌字符识别.根据车牌字符排列特征,构造了汉字、数字、字母、数字 字母4个最佳分类器,通过车牌字符的序号对每个字符进行对应识别,再将识别结果组合得到车牌号码.实验结果表明该方法具有较高的车牌字符整体识别率,达到了98.33%,识别时间仅为15ms,能够满足实际应用.     

一种新颖的鲁棒PID控制器设计方法

提出一种新颖的鲁棒PID控制器设计方法,基于最小最大原理寻找一组合理的PID控制器参数,使得闭环系统在一定模型变化范围内仍具有满意的控制品质,降低对模型不确定的敏感程度,提高系统的鲁棒性。鉴于直接求解min-max问题的困难,首先推导出不确定性最坏情况下性能指标的上界,然后将min-max问题转化为最坏性能指标上界的min问题,计算量小且求解容易。同时,证明了该算法的鲁棒稳定性。CSTR仿真例子表明了算法的有效性。     

含仿射不确定参数的多项式非线性系统控制器设计

针对含仿射时变不确定参数的多项式非线性系统，提出了基于多项式分解的控制方法. 多项式分解方法主要思想是将多项式系统转化成带自由变量的系数矩阵，从而偶次多项式的非负性验证问题可转化成线性矩阵不等式或双线性矩阵不等式求解问题. 文中多项式系统控制器综合基于 Lyapunov 稳定定理. 构造 Lyapunov 函数以及寻找反馈控制器可由所给的算法通过计算机程序自动完成. 对于多维系统相对高阶的控制器，由多项式全基构造的控制器将有很多项单项式. 为克服这一问题，文中算法给出含最少单项式的简约型控制器设计方法，并提出针对最小代价性能目标优化的增益受约次优控制. 数值仿真例子表明，文中所给的控制方法取得良好性能.