炼焦生产全流程优化控制实验平台设计与开发

面向炼焦生产全流程智能优化控制,设计与开发一种仿真实验平台。分析炼焦生产流程和仿真实验目的,提出一种包括优化控制实验层和炼焦过程模拟层的分层分布式系统结构。实现炼焦过程状态参数与控制信号的模拟收发、各车间级子系统优化监控、全流程生产集中实时监视与综合生产目标优化等璁能。系统运行表明,该仿真实验平台能合理有效的模拟炼焦生产特性和进行智能优化控制实验。     

面向复杂工业过程的通用实验平台设计与开发

基于过程工业仿真培训支撑系统,设计并开发了面向复杂工业过程的通用型软件实验平台。实验平台包括仿真服务器、操作平台与组态工具,采用多进程的运行方式。在该平台上可以方便地进行复杂过程系统的建模、仿真、控制与操作优化研究。本文介绍实验平台的设计思想与主要实现技术,并给出部分关键代码与程序的主要运行界面。     

一体化过程仿真与控制支撑平台开发的研究

该文主要介绍了一体化过程仿真与控制支撑平台的概念模型和设计与实现技术方法。所开发的软件既能对不同的工程和社会应用问题实现建模、仿真、分析和可视化,又能对一般工控过程系统进行实时仿真和监控,并且能很好地支持其它仿真系统或与之进行数据交换和资源共享。该仿真平台软件已成功地在一些实际工控系统的过程仿真与优化控制、辅助决策分析和教学仿真实验等方面得到应用,获得了较好的经济和社会效益。     

磨矿仿真实验平台的设计和实现

采用Matlab软件及RSView32组态软件开发了磨矿生产过程虚拟对象计算机通用实验平台。系统采用半实物仿真结构,由模拟磨矿动态过程的虚拟对象计算机、实现回路控制和设备启停的可编程控制器、实现监控和过程优化的监控计算机组成。该平台提供了磨矿生产过程的控制实验环境,能对综合自动化系统中的控制与优化算法进行研究与改进,并为控制系统的早期开发、解决复杂生产过程的实时控制与优化提供了实验手段。     

高校专业实验多媒体仿真的设计与实现

该文以过程装备与控制多功能实验仿真系统的开发为例，介绍了灵活应用Microsoft Visual Basic,Monitor and Control Generated Syatem,MATLAB以及Microsoft Access等软件建立多媒体仿真实训平台的过程。通过采用面向对象的编程技术，开发出的实验仿真系统具有功能强大、直观形象、操作方便等特点。     

基于Virtools的某火箭炮技术检查训练仿真研究

技术检查训练是火箭炮训练的重要内容;针对传统训练存在的不足,提出以Virtools为平台开发火箭炮技术检查训练仿真系统,重点研究了开发训练仿真系统所需要的关键技术和方法,如模型的创建与优化、碰撞检测实现、交互控制实现和检查过程仿真实现等,另外还研究了加载力、屏显和阴影等效果的实现方法;作为实例开发了火箭炮闭锁力检查训练仿真系统,并根据需要开发了操作演示、引导训练和自主训练三种模式;系统经部队试用,效果良好;为类似系统的开发提供了参考。     

Win32API在过程实验平台开发中的应用

为方便对复杂工业过程的建模与控制研究，开发了过程实验平台。平台运行时由在Visual C 环境下编译链接的仿真服务器进程与在Visual Basic环境下编译生成的仿真操作站进程组成，仿真服务器承担计算任务，仿真操作站是数据显示与用户操作界面。仿真操作站定时从仿真服务器接收过程数据，并把用户操作实时发送到服务器。为实现不同开发环境下的进程间通讯，使用了管道函数、进程函数等Win32 API函数。该文介绍实验平台的设计思想与主要实现技术，并给出部分调用函数的具体形式。     

基于LabVIEW的辨识仿真实验平台

论文介绍了用LabVIEW软件设计一种新的辨识仿真实验平台的原理、方法及其结构和功能特点。文中所开发的实验平台是集软件、硬件一体，能实现实时采样、数据处理、辨识、仿真等功能的实验系统。LabVIEW是开发虚拟仪器的一个常用软件。通过LabVIEW设计了程序的主要逻辑流程、与实际系统的硬件I／O接口和辨识仿真平台的用户界面；利用MATLAB语言设计辨识、仿真算法；并设计了远程访问等功能。利用该平台所作实验、仿真和分析结果证明了该平台是进行辨识实验研究的一种实用有效的工具，可供给工程研究和教学实验之用。     

环己烷精馏装置仿真培训系统的开发

化学工业的生产特点及其在安全环保方面的特别要求决定了企业员工培训和学校学生的实习都不允许在真实的生产装置上动手操作,解决这一难题的途径之一是开发具有真实工业场景、工艺过程和操作参数与实际装置高度接近的仿真培训系统。按照工艺和设备具有典型代表性的思路,选择以环己烷氧化制环己酮生产装置中的环己烷精馏为对象开发仿真培训系统,针对三效精馏和组分多的复杂工艺,采用序贯模块法开发了整个系统的仿真模型,将各个独立的模型设计成独立的模块,模块之间通过变量进行连通,模块的连接关系按工艺连接关系搭接,仿真对象的有关数据来源于实际生产装置的运行参数,保证仿真速度的实时性和外部特性的逼真。整个系统包括了环己烷精馏装置生产工艺仿真软件,计算机控制系统(DCS)的实时仿真和仿真操作评价系统,是对环己烷精馏装置的全系统仿真。系统中开发平台的各项功能,提供了一套完整的开放式仿真平台。通过使用证明该系统能够有效模拟环己烷精馏的工艺现象和工艺操作步骤,真实地反映装置的开停车、生产及事故状态的动态效果,同时对工艺装置的安全分析和应急处理训练提供了一个良好的平台,可满足培训操作工和学生的需要,也可用于生产工艺的优化、诊断和控制方案方面的研究。     

竖炉焙烧过程运行优化控制系统的开发及实验研究

为解决具有综合复杂动态特性的竖炉焙烧(shaft furnace roasting,SFR)过程运行优化控制问题,基于研制的流程工业一体化运行控制平台,开发了具有可伸缩、可扩展、可复用以及模块化、组态化特点的SFR过程运行优化控制(operational optimization control,OOC)系统.该系统支持MATLAB、动态链接库等多种算法实现方式,并采用非编译融合算法方式实现算法与系统功能模块的解耦.基于开发的OOC系统,建立了具有运行控制层、过程控制层以及虚拟对象层的半实物仿真实验平台,开展了相应的仿真实验研究.结果表明OOC系统在正常工况和局部故障工况下均能取得满意的控制性能.     

基于工序指标耦合关系分解的选冶全流程分层优化方法

针对某选冶全流程分层优化中工序指标众多且各工序指标之间存在一定耦合关系的问题,提出一种基于工序指标耦合关系分解的全流程分层优化方法.该方法是在全流程分层优化的基础上,利用两个指标实现对工序指标的分解,进而将工序层优化问题转换为相应的子优化问题.这种方法能够简化原始的工序层优化问题,提高选冶全流程分层优化问题的求解效率,且具有较高的全局收敛性.仿真结果表明,相比于常规全流程优化方法以及单纯的全流程分层优化方法,所提出的优化方法具有较好的性能.     

生产制造全流程优化控制对控制与优化理论方法的挑战

从控制系统的观点描述了生产制造全流程的控制与运行管理流程, 分析了表征产品的质量、产量、成本、消耗等相关的综合生产指标与控制系统动作之间的联系, 回顾了涉及的控制与优化的研究成果. 从基于数学模型、基于数据和基于模型与数据相结合的角度综述了控制与优化方面的研究现状. 在此基础上分析了生产制造全流程优化控制对过程控制与运行优化、以及控制系统实现技术的挑战, 分析了实现生产制造全流程优化控制应开展的研究内容.     

Plantwide optimization via real-time optimization with persistent parameter adaptation

Determining the optimization scope is a major issue whenever implementing Real-time Optimization (RTO). Ideally, the optimization problem should encompass the whole plant and not a single unit, which represents only a local subset of the problem. However, if the standard RTO method, the two-step approach (TS), is applied to the entire plant, the whole system needs to be at steady-state (SS) in order to initiate the optimization cycle. This condition is rarely found in practice. One alternative is to apply Real-time Optimization with Persistent Parameter Adaptation (ROPA). ROPA is an RTO variant that integrates online estimators to the standard TS framework and avoids the need of waiting for steady-state to trigger the optimization cycle. However, the problem shifts to obtaining a dynamic model of the entire plant, which can be challenging and time consuming. This paper proposes a variant of ROPA, named asynchronous ROPA (asROPA), where the plant-wide model is partitioned into submodels and, depending on their characteristics, their parameters are updated using either online or steady-state estimators. Consequently, it is not necessary to obtain a dynamic model for the whole process. This asynchronous updating strategy allows the plant-wide model to be up-to-date to the process and the plant-wide optimization can be scheduled at any arbitrary time. The new strategy is applied to a case study consisting of a system whose model can be partitioned into a separation and a reaction submodel. The plant-wide results indicate that asROPA reacts much faster to the disturbances in comparison to the TS approach, improving the overall economic performance and is able to drive the system to the plant-wide optimum. Additionally, a strategy for partitioning the process and choosing the estimation strategy for each partition is proposed.     

复杂生产流程协同优化与智能控制

我国流程行业原料来源复杂,如何优化调控工艺指标使复杂生产流程适应原料波动,是保障产品质量、降低物耗能耗的关键.本文结合全流程、工序、反应器等不同生产层级的工艺特点,系统研究复杂生产流程协同优化和智能控制方法.针对全流程多工序关联的特点,提出了操作模式优化方法和操作模式动态匹配的全流程多工序协同优化方法;针对单元工序多反应器级联的特点,分析了工序内不同反应器的物质转化效率差异,提出了反应器指标梯度协同优化方法;针对反应器多反应共存、工况多变的特点,研究了基于完备状态空间的动态特性描述框架,建立了竞争-促进反应体系机理模型,提出了工况全覆盖的模型参数自主辨识方法和基于分工况智能综合调节的反应器操作参数精细化调控方法.通过锌冶炼智能工厂建设案例阐述了所提方法在提高工艺原料适应能力、生产效率、质量稳定性等方面的成效.最后,结合我国流程行业智能化发展现状和需求,分析了需进一步研究的问题.     

飞机加油多服务台排队系统模型仿真分析

使用管道和加油车为战斗机压力加油是现行的两种主要地面加油保障方式。针对其不同的特点分别建立系统模型并进行计算机仿真,是研究如何提高飞行油料保障效能与推动保障装备合理化建设的有效途径。通过数据采集掌握系统的输入性态,基于三阶段法建立两种加油系统的仿真模型并进行仿真试验,所得计算结果表明,计算机仿真可以为优化工程建设与加油保障提供决策依据。     

Distributed monitoring for large-scale processes based on multivariate statistical analysis and Bayesian method

Large-scale plant-wide processes have become more common and monitoring of such processes is imperative. This work focuses on establishing a distributed monitoring scheme incorporating multivariate statistical analysis and Bayesian method for large-scale plant-wide processes. First, the necessity of distributed monitoring is demonstrated by theoretical analysis on the impact of process decomposition on multivariate statistical process monitoring performance. Second, a stochastic optimization algorithm-based performance-driven process decomposition method is proposed which aims to achieve the best possible monitoring performance from process decomposition aspect. Based on the obtained sub-blocks, local monitors are established to characterize local process behaviors, and then a Bayesian fault diagnosis system is established to identify the underlying process status of the entire process. The proposed distributed monitoring scheme is applied on a numerical example and the Tennessee Eastman benchmark process. Comparison results to some state-of-the-art methods indicate the efficiency and feasibility.     

导引头仿真测试一体化设计方法与研究

导引头仿真与测试是导引头研制和生产过程中的关键技术验证手段和操作流程.传统的导引头仿真和测试是两个比较独立的系统,由于缺乏必要的系统集成,仿真与测试不利于及时高效地迭代分析.为了降低成本、提高设备利用率,提出了一种仿真测试一体化设计方案.该方案按照功能集成化设计思路,以LabVIEW RT为运行环境,在RT-LAB实时仿真平台基础上建立了一个包含测试环境设定、转台运动控制等功能的仿真测试系统,实现了导引头数字仿真、半实物仿真以及导引头性能测试等功能.经过实践验证:该仿真测试一体化系统配合良好、操作方便、扩展性好,能够进行导引系统快速反复设计、逐步优化和调整.     

工业有机污染物治理过程的多目标优化控制EI北大核心CSCD

工业有机污染物具有多相态共存、治理工艺复杂、治理成本高等特点.因此针对有机污染物的临氧裂解/催化氧化治理工艺,研究了一种基于改进的NSGA–Ⅱ的优化控制方法.首先,根据治理过程的工艺要求和设备操作参数,使用Aspen Plus建立了稳态模拟系统,并对关键控制参数进行了灵敏度分析.然后以最低的总能耗和最大的废水治理量为优化目标,使用改进的NSGA–Ⅱ优化处理过程的控制参数,获得一组帕累托最优解.最后,基于能量平衡设计了厂级有机污染物综合处理的能量自平衡控制方案,并进行动态模拟和实验装置测试.模拟和实验结果表明,该系统具有良好的动态响应性能,所设计的实验装置稳定运行状态下能耗低,净化效率高.     

基于动态模拟技术的混动车辆发动机电控单元检测系统设计

电控单元是混动车辆发动机中的重要组成部分,对于发动机以及混动车辆的行驶性能产生直接影响,为保证电控单元的运行正常,利用动态模拟技术,优化设计了混动车辆发动机电控单元检测系统。改装温度、转速等传感器设备以及信号处理器设备,调整系统电路的连接方式,实现硬件系统的优化。利用动态模拟技术模拟混动车辆发动机电控过程,结合不同故障类型下电控单元的运行特征,设置系统的检测标准。采集电控单元输出信号,从时域和频域两个方面提取信号特征,最终通过特征匹配确定电控单元状态、故障类型以及故障位置,实现系统的电控单元检测功能。综合混动车辆发动机的三种运行场景,通过系统测试实验得出结论：与传统检测系统相比,优化设计系统的漏检率和误检率分别降低了2.59%和2.05%,由此证明优化设计系统具有良好的检测功能。     

序贯模块法在选矿流程模拟中的应用与实现

选矿流程模拟软件旨在实现各种选矿过程的模拟计算,以作为选矿过程设计与优化的强有力工具。首先给出选矿流程模拟模型;接着阐述了序贯模块法用于选矿流程模拟计算的自动解算方法,给出了基于可及矩阵法的系统分块方法,根据选矿流程拓扑结构特点,提出了基于有向图广度优先搜索的环路切割方法;说明了基于序贯模块法的流程模拟软件设计思路。采用设计的选矿流程模拟软件,模拟某有色冶炼企业选矿厂的磨矿分级过程,得到了与实际吻合的模拟计算结果,说明所设计软件能较好地模拟实际选矿流程。