集散控制系统的发展及应用现状

本文介绍了集散控制系统（DCS）的发展,分析了DCS在我国的应用现状.结合DCS的技术特点和新技术的发展,指出新一代DCS是集过程控制、信息管理、开放式网络交互等于一身的自动化信息平台.     

DCS下载故障分析

随着现代计算机和通讯网络技术的高速发展,分散型控制系统(DCS)正向着多元化、网络化、开放化、集成管理方向发展,使得不同型号的DCS可以互连,进行数据交换,并可通过以太网将DCS系统和上层管理网相连,实现实时数据上网,成为过程工业自动控制的主流。但是由于目前发展限制,分散型控制系统还有许多不完善的地方,本文着重分析了DCS系统的下载故障以及解决的方法。     

DCS的设计与选型

近年来,随着DCS系统技术的不断发展,成熟和普及,特别是随着DCS系统的价格大幅度下降,各行业越来越多地采用DCS来进行控制和管理。目前,面对国外十来家著名的DCS和国内近几年发展起来的DCS,用户经常遇到DCS的选型问题。应该说,这不是一个简单的问题,因为,DCS本身是一个涉及计算机、控制系统、通信等技术的复杂系统,且DCS控制的生产过程又通常为较大型的工业过程,如果DCS选择不好,不仅影响了正常开工,从而造成较大的经济损失,而且在生产过程中,     

DCS，市场之变

20世纪80年代,中国引进第一套DCS控制系统并成功应用。经过30多年的发展,中国庞大而成体系的流程工业形成了过程控制系统的市场基础,在电力、石化、化工、建材、造纸、市政、冶金等众多行业, DCS已成为主流控制系统,中国DCS市场也已进入了一个相对成熟稳定、行业细分的时期。30年间,DCS技术在不断升级换代,中国DCS市场格局也在不断地发生着演变。     

基于仿真技术的火电厂控制系统设计与研究平台

介绍了仿真技术、DCS技术和控制系统计算机辅助设计的发展.分析了针对DCS的三种仿真模式,介绍了虚拟DCS技术的出现及再现DCS的主要形式,分析了不同技术之间的融合,包括仿真技术引入DCS、辅助设计与虚拟DCS平台的结合.并以此为基础,结合以往的经验,设计开发了基于仿真技术的火电厂控制系统设计与研究平台.为科研、教学、培训人员提供了一个统一的技术平台,更加有利于新技术的实践应用、现场生产问题的分析与解决以及热工与运行人员的高层次培训.     

分散型控制系统的技术近况及趋向

近20年来,分散型控制系统DCS已在工业过程控制应用中占主导地位.本文详细介绍了随着科学技术的发展,DCS关联领域的许多新进展;还介绍了DCS技术今后发展的趋向.     

我国DCS市场概况及发展趋势

介绍了我国DCS市场概况、市场发展动向和相关因素并就DCS发展提出建议。     

DOS,变中求进

2009年,受全球性金融危机的影响,同时在国家政策调整下,许多产能过剩的行业如火电、冶金、水泥、化工等新项目投资受限,中国DCS市场的整体规模相比较与前几年的高速发展相比下滑比较明显。从目前来看,随着中国经济的复苏,2010年DCS市场的整体规模与2009年相比将会有一定的增长,但DCS市场仍然未能恢复到几年前的高速发展水平。在如此的市场之变下,DCS厂商正在寻求怎样的未来发展之道？本期四位极具代表性DCS厂商专家的分析为我们展现了DCS未来＂变中求进＂的理念,这其中蕴含着技术发展的变化、服务理念的变化……     

核电厂DCS平行系统研发与应用

为了解决核电厂DCS运维高准确度验证手段和精细化风险防控工具缺乏的问题,基于平行理论,采用数字仿真和虚实DCS融合技术开发了核电厂DCS平行系统。该系统采用了虚实DCS相结合的全厂DCS半实物仿真系统,既高保真又有经济性,研发了全厂级DCS精细化故障仿真模型,实现了DCS故障风险的高效准确分析验证,提升了DCS缺陷处置能力,研发了基于数据驱动的控制机柜三维仿真模型,为DCS运维提供了高逼真度分析验证环境,解决了DCS高逼真度维修操作环境缺乏问题。基于DCS平行系统进行了核电厂DCS运行事件复现及解决措施验证、DCS故障推演,提升了核电厂DCS故障处置能力。核电厂DCS平行系统可用于DCS变更验证、薄弱环节甄别、故障风险分析和维修方案验证,防范DCS维修引发机组运行风险,提升DCS运维可靠性。     

信息化到底能为工业化做些什么

以分布式控制系统(DCS)为例介绍了信息化为提升工业化所能做的实际工作,并介绍了DCS的发展现状与趋势及第四代DCS系统。     

智能厂房温湿度控制系统

首先分析了厂房温湿度控制与一般建筑物空调系统的区别,指出现在流行的空调控制方法不适合厂房温湿度控制;接着提出一种智能温度控制方法,它不需要确定系统的数学模型,用专控制的方法,在不同控制阶段分别采用开关控制,模糊控制和智能ＰＩＤ控制;最后介绍了实行结果。     

A three-loop model-following control structure: theory and implementation

This article presents a novel three-loop control system, which supplements control structures known from the literature as model following control (MFC). The major advantage of the proposed system is its high robustness to process parameter variations; it is much higher than that offered by single-loop or two-loop control systems. Features of the new structure are revealed by a theoretical analysis that has been carried out from the viewpoint of requirements for a force/pose controller of a Stäubli RX60 manipulator. This article shows how the proposed control structure responds to such strong process parameter variations and makes a comparison to results yielded by single-loop control structures.     

模型跟踪广义预测鲁棒自适应控制器

本文采用滤波CARMA模型,基于内模原理,提出了一种新的广义预测鲁棒自适应控制器,并分析了闭环系统性能,在新的控制器中,引入适当的前馈作用,使得跟踪和调节问题解耦,利用部分状态跟踪、模型参考以及极点配置方法解决跟踪问题,利用多步预测滚动优化方法解决调节问题;适当选择滤波器可以保证对平稳随机扰动有满意的响应,减少可调参数对闭环系统响应的影响,增强系统对未建模动态的鲁棒性,仿真结果表明:该控制器对确定性和非平稳随机扰动具有不变性,对系统时延和阶次变化具有鲁棒性,适用于非最小相位和开环不稳定系统。     

自动化技术专题讲座(Ⅳ)──智能控制技术与应用

主要介绍智能控制的原理、结构、类型和应用。     

Stabilization of robot motion and contact force interaction for third-order motor dynamics

An approach to the synthesis of control laws stabilizing motion and force in contact tasks, based on the exponential stability of the closed-loop control system, is described. When using the synthesized control laws, simultaneous stabilization of both motion and force is achieved with a preset quality of the transient responses. The task is solved in a most general form, taking into account the constraints on robot control, its position and the force of interaction of the robot and the environment, and the external perturbations and inaccuracies of the measuring sensors, when the environment dynamics is being described by nonlinear second-order differential equation, and the robot dynamics includes the third-order equations of the robot actuators dynamics.     

专家PID控制在印染过程温度控制中的应用

对于具有较大时滞,非线性和时变性特点的打样机对象(它是印染行业中的一种小型设备),常规PID控制方法往往难以达到良好的控制效果.本文将专家控制器与常规PID控制器相结合,提出了一种智能控制器结构.试验表明,与常规PID控制器相比,该控制器的控制精度有了明显的提高.     

一种专家智能控制器的仿真研究

该文提出一种专家智能控制器（简称为ＥＩ控制器）．该控制器的参数可基于专家知识和过程参数的变化实时进行调整。仿真结果表明对于工业过程中的大纯滞后、非线性、变参数特性能获得较为满意的调节效果。     

六自由度并联机器人分散鲁棒非线性控制

针对六自由度并联机器人动力学特点,提出了一种新型分散鲁棒非线性控制方法.与传统PD控制策略和已有分散鲁棒非线性控制方法相比,由于控制律中增加了广义误差的小数幂项,改进后的方法除保持原方法的优点外,还具有较强的终端收敛能力,能够保证跟踪误差以更快的速度全局一致收敛到一个更小的剩余集.通过选择合适的控制器参数,可使剩余集趋于0.运用Lyapunov方法分析了系统稳定性,给出了系统稳定性条件.最后,仿真结果验证了该方法的有效性.     

Feedforward output-feedback control for continuous exothermic reactors with isotonic kinetics

The robust feedforward (FF) output-feedback (OF) control problem of (possibly open-loop unstable) continuous exothermic jacketed reactors with isotonic kinetics with respect to reactant concentration is considered. The volume, temperature, and concentration must be regulated by manipulating the feed, exit and coolant flowrates on the basis of volume and temperature measurements. The problem is addressed as an interlaced controller-observer design within a constructive control framework. The result is a quasi linear-decentralized (qLD) FF-OF dynamic controller which: (i) recovers (up to observer convergence) the behavior of a robust nonlinear FF-SF controller, (ii) has closed-loop stability conditions coupled with conventional-like tuning guidelines, and (iii) constitutes an add-on to the PI control scheme commonly employed in industrial reactors. The approach is tested with an open-loop unstable reactor example through simulations.     

Multivariable PID control by decoupling

This paper presents a new methodology to design multivariable proportional-integral-derivative (PID) controllers based on decoupling control. The method is presented for general n × n processes. In the design procedure, an ideal decoupling control with integral action is designed to minimise interactions. It depends on the desired open-loop processes that are specified according to realisability conditions and desired closed-loop performance specifications. These realisability conditions are stated and three common cases to define the open-loop processes are studied and proposed. Then, controller elements are approximated to PID structure. From a practical point of view, the wind-up problem is also considered and a new anti-wind-up scheme for multivariable PID controller is proposed. Comparisons with other works demonstrate the effectiveness of the methodology through the use of several simulation examples and an experimental lab process.