基于LSSVM交互预测的供水管网爆管检测

随着我国越来越多的供水管网安装SCADA系统,基于数据预测的爆管检测方法越来越受到重视。传统基于数据预测的方法大多根据单点流量、压力的历史监测数据预测当前时刻监测值,当预测值与监测值的差值超过阈值时判定为爆管。然而,实践经验表明,监测数据的丢失与错误会严重影响单点预测结果,进而引起频繁误报与漏报。考虑到实际用水及监测数据的空间关联性（例如水压监测点布置距离越近其监测数据相关性越大）,开展了基于最小二乘支持向量机（LSSVM）交互预测的供水管网爆管检测研究。对管网中不同位置监测数据构建多输入单输出LSSVM交互预测模型,选取1倍标准差为阈值进行爆管检测,并与传统的卡尔曼滤波爆管检测结果相对比。结果表明,LSSVM交互预测模型能降低数据丢失、数据错误对预测结果的影响,且对较小的爆管响应更加灵敏,进而有效地提高了基于数据预测的爆管检测性能。     

基于稳定性的循环物流系统流程模拟——以催化裂化反应-再生系统为例

过程流程模拟中广泛应用的序贯模块法处理循环物流系统存在很多困难,如断裂流股的选择、迭代方程的收敛性等。基于稳定性理论解决循环物流系统的流程模拟问题,首先根据化工单元装置的模型方程将其分为正向模型和反向模型,并将循环物流中的变量定义为迭代变量和收敛变量;然后在收敛变量处将循环物流的流股断裂,迭代变量分别通过正向模型和反向模型计算收敛变量,二者的偏差通过增益系数对迭代变量进行修正,进而得到迭代方程;最后,利用控制理论中的稳定性理论来确定迭代方程的增益系数,将迭代方程线性化,采用劳斯判据确定增益系数的稳定范围,当增益系数位于稳定范围以内时,迭代方程必然收敛。催化裂化装置反应-再生系统因催化剂循环的存在而成为典型的循环物流系统,本文将反应器作为正向模型,再生器作为反向模型,以再生温度和再生催化剂含碳量作为迭代变量,构造了催化裂化装置反应-再生系统流程模拟的迭代方程,利用稳定性理论找到增益系数的稳定范围,保证流程模拟计算必定达到收敛,验证了该方法的可行性和有效性。     

基于相对增益和优先级的化工过程协调优化裕量设计

化工过程设计裕量一般是通过设计经验或经济优化给出的,设计经验无法保证经济性能的优化,而经济优化需要求解大规模非线性优化问题,计算复杂,容易陷入局部极值点,设计结果有时与设计经验违背。本文用非方相对增益阵和非方相对能量增益阵描述化工过程设计的自变量和因变量的灵敏度关系,将自变量划分为操作变量和设计变量,将因变量划分为经济指标和约束变量。相对增益具有无量纲化和归一化的优点,因此可根据经济指标和约束变量的相对增益对操作变量和设计变量划分优先级,针对过程不确定性的大小按照优先级依次调整各个操作变量和设计变量,找到对过程经济性能影响最小并有效移动操作点、远离约束边界的裕量设计方案。以串联反应釜为例对该设计方法进行了验证,结果表明,与求解经济最优化问题的裕量设计方法相比,本设计方法得到了经济性能与之接近的设计结果,计算简单,无须求解最优化问题。     

基于有偏估计的数据融合提高双传感器测量可靠性

为了提高测量数据可靠性,过程控制领域广泛采用双冗余传感器测量生产状态信息,而目前处理双传感器测量数据常用的方法为线性无偏估计融合理论。通过估计理论得到的测量数据同时涉及方差和偏差两个统计特性。由于无偏测量数据具有无偏性的优良性质,所以测量方差能够全面地描述无偏测量数据的可靠性,然而不能由此认为无偏测量数据一定具有高可靠性。为了进一步提高双传感器测量数据的可靠性,提出有偏估计数据融合方法。首先,证明了有偏测量能够改善单传感器测量数据的可靠性;其次,采用凸组合方法推导了双传感器有偏估计融合表达式;最后,证明了有偏估计融合的均方误差小于任意单传感器的均方误差。仿真分析与实例应用均表明有偏估计数据融合可以有效地提高双传感器测量数据的可靠性。     

设计余量对运行优化和化学过程控制性能的影响简

Operation optimization is an effective method to explore potential economic benefits for existing plants. The m.aximum potential benefit from operationoptimization is determined by the distances between current operating point and process constraints, which is related to the margins of design variables. Because of various ciisturbances in chemical processes, some distances must be reserved for fluctuations of process variables and the optimum operating point is not on some process constraints. Thus the benefit of steady-state optimization can not be fully achied（ed while that of dynamic optimization can be really achieved. In this study, the steady-state optimizationand dynamic optimization are used, and the potential benefit-is divided into achievable benefit for profit and unachievable benefit for control. The fluid catalytic cracking unit （FCCU） is used for case study. With the analysis on how the margins of design variables influence the economic benefit and control performance, the bottlenecks of process design are found and appropriate control structure can be selected.     

化工过程非方瘦系统的串级控制系统结构设计

化工过程一般为多变量系统，其中输出变量个数多于输入变量个数的非方多变量系统称为瘦系统，现有的非方系统控制结构设计一般采用方形化处理方法，只能形成一个输入变量与一个输出变量配对的单回路控制，要么作为工艺控制指标的重要变量不能成为被控变量，要么次要变量未纳入反馈控制，无法满足控制要求。本文介绍了非方系统的平均频域相对增益阵，对瘦系统进行了变量配对分析，提出了一种瘦系统串级控制系统结构设计方法。这种方法在不添加输入变量的同时有效利用了所有的输出变量反馈，使系统反馈信息更完备，构造了重要变量与次要变量结合的串级控制系统。最后通过实例分析说明了瘦系统的串级控制系统结构设计方法不仅能够得到合理的变量配对，而且系统控制性能良好，尤其在进行干扰抑制的过程中体现出了快速性和高效性。     

气相色谱仪载气流速校正计算器的设计

本文对气相色谱仪检定中需进行载气流速校正的原因进行了分析,针对JJG 700—1999《气相色谱仪》中给出的校正公式在使用中存在极不方便的问题,编写了一个在Android智能手机上运行的载气流速校正计算器,方便了检定工作中的计算过程.     

高效再生催化裂化装置多稳态分析:反应温度开/闭环控制条件对热反馈机制的影响

针对催化裂化反应-再生系统在提升管反应温度开环和闭环控制条件下的输出与输入多稳态问题,分析了烧焦罐式高效再生催化裂化反应-再生系统在两种条件下随着CO助燃剂添加量变化时的多稳态分布。在反应温度开环条件下,因再生温度与反应温度的耦合程度较低,使系统移热曲线呈单调递增,导致了系统出现3个稳态操作点。在反应温度闭环控制条件下,提升管反应器和再生器间热反馈机制发生改变,由于再生剂循环量可以作为额外的自由度对再生温度和反应温度之差进行补偿,再生器和提升管反应器的耦合程度增强,使得系统只会在助燃剂添加量极低时才会出现多个稳态点,而在基准操作条件下只有一个稳态点,规避了系统在提升管反应温度开环时的多个稳态点的问题。     

变工况条件下Bang-Bang控制与常规PID控制的集成设计与分析

将Bang-Bang控制与常规PID控制集成,研究了一种适用于大范围工况变化的变工况控制方法。对于非线性二阶系统,采用相轨迹法求解Bang-Bang控制的一次最优切换点;通过设置切换动作的最短响应时间来计算变工况控制的启动阈值。实例仿真结果表明:以变工况控制作为补充的集成控制方案,对全范围的工况变化具有良好的控制效果。     

研究生课程“控制系统仿真”的教学改革

＂控制系统仿真＂是自动化专业研究生课程体系中的一门重要专业课。本文首先分析了该研究生课程目前存在的问题,然后针对存在的问题,就研究生课程教学内容和实践环节的教学等方面提出了改革方案,最后给出了实践效果。效果表明该课程改革取得了良好的教学效果,解决了目前存在的问题。