复杂工业过程新型控制方法--混杂系统控制理论的研究

系统地评价了基于不同框架的混杂系统的建模,控制,优化,分析与设计问题,着重分析了基于混合逻辑动态系统的研究方法,指出了研究混杂系统需解决的关键技术问题,为研究新一代复杂工业控制系统指出了一个新的方向。     

混杂系统基于参数规划的状态反馈预测控制

In this article, state feedback predictive controller for hybrid system via parametric programming is proposed. First, mixed logic dynamic （MLD） modeling mechanism for hybrid system is analyzed, which has a distinguished advantage to deal with the logic rules and constraints of a plant. Model predictive control algorithm with moving horizon state estimator （MHE） is presented. The estimator is adopted to estimate the current state of the plant with process disturbance and measurement noise, and the state estimated are utilized in the predictive controller for both regulation and tracking problems of the hybrid system based on MLD model. Off-line parametric programming is adopted and then on-line mixed integer programming problem can be treated as the parameter programming with estimated state as the parameters. A three tank system is used for computer simulation, results show that the proposed MHE based predictive control via parametric programming is effective for hybrid system with model/olant mismatch, and has a potential for the engineering applications.     

基于模糊神经网络PID控制的污水处理应用研究

针对活性污泥污水处理系统具有复杂的非线性和时变性,传统的控制方法存在着精度不高,自适应能力差等缺点,提出一种模糊神经网络PID控制方法,将模糊神经网络与PID相结合,既发挥了PID控制的优势,又增加了模糊神经网络自学习和处理定量数据的能力,并且其中采用了动态递归神经网络对污水处理系统进行模型辨识。该控制方法能够快速、有效地使曝气池中溶解氧浓度达到期望值,并且具有较好的控制效果与控制精度。仿真结果验证了该控制方法的有效性和正确性。     

基于经济模型预测控制的金氰化浸出过程动态实时优化

针对金氰化浸出过程时间常数大、不确定性强等问题,提出了一种基于经济模型预测控制(EMPC)的动态实时优化方法。不同于传统的模型预测控制,EMPC将经济指标直接作为滚动优化的目标函数,在每个采样时刻求解滚动窗口内的最优操作序列。和稳态优化方法相比,基于EMPC的方法能保证动态最优性,提高经济收益。此外,金氰化浸出过程受随机噪声、未知参数可变等不确定性影响,提出使用扩展卡尔曼滤波(EKF),通过构造增广系统对状态变量及不确定参数进行在线同步估计,加强EMPC的准确性和可靠性。仿真结果表明,提出的EMPC+EKF策略能有效提高金氰化浸出过程的经济性能。     

基于动态优化的催化裂化装置再生器裕量分析与控制设计(Ⅱ) 求解方法与结果分析

用动态优化的方法求解催化裂化装置再生器的工艺裕量与控制设计。对于该多目标混合整数动态优化问题,通过ε-约束法处理多目标优化问题,将控制性能目标函数转化为控制性能约束;通过将0-1变量松弛化、引入附加等式约束求解混合整数动态优化问题。求解得到非劣解集,绘制关于控制性能指标和工艺指标的关系曲线,发现系统对控制器性能的要求愈高,所需要的裕量应愈大。由此进行折中处理,从而找到兼顾工艺要求和控制性能的催化裂化装置再生器优化设计方案。     

工业串联系统的多约束广义预测控制

针对由一系列环节串联而成且存在多种约束的复杂工业对象,利用过程的中间变量进行预测和反馈,在充分考虑控制量幅值约束、控制增量幅值约束、中间变量幅值约束、输出误差约束以及最终输出幅值约束共同构成的多约束情况下,提出了工业串联系统的多约束广义预测控制算法。仿真结果验证了该算法对多约束串联系统的有效性和较强的鲁棒性。     

基于MKPLS和SQP方法的间歇过程迭代优化控制

采用多向核偏最小二乘（MKPLS）方法建立间歇过程的模型并进行操作条件的优化。由于存在模型失配和未知扰动，基于MKPLS模型的最优控制轨迹在实际对象上往往难以实现最优的产品质量指标。本文利用间歇过程批次间的重复特性与序贯二次规划（SQP）优化算法中迭代计算的相似特点，提出了一种基于MKPLS模型的批次间优化调整策略，使得经过逐步优化调整得到的控制轨迹作用于实际对象时，可以得到更优的质量指标。该方法的有效性在苯乙烯聚合反应器和乙醇流加发酵过程的仿真对象上得到了验证。     

基于动态RBF网络的预测控制在中速磨煤机优化控制的应用

针对大型火电厂直吹式制粉系统的时滞和非线性特点,将基于动态RBF网络模型的预测控制应用于MPS中速磨煤机的优化控制中。通过对M-RAN算法的改进,加快了对非线性系统的辨识速度。建模仿真证明了改进M-RAN算法的有效性和实时性,并结合预测控制解决了系统的时滞问题;应用结果也表明该方法具有良好的动态响应和较强的鲁棒性。     

混合氧化法合成硫化促进剂CBS的新工艺研究

对以2-巯基苯并噻唑(促进剂M)和环己胺为初始原料,经双氧水和次氯酸钠"混合"氧化合成硫化促进剂N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺(简称CBS)进行了研究.采用混合氧化法,即反应前期采用双氧水氧化,后期采用次氯酸钠氧化的工艺,不仅克服了双氧水氧化法产率低的缺点,同时有效的降低了产生废水的含盐量.考察了工艺条件对产品的影响,优化得到适宜的工艺条件,使产品的平均产率达95.0%(以M计),纯度为99.0%,产品为优级品.混合氧化法产生废水含盐量较次氯酸钠法减少67%.     

动态实时优化策略下的分层式预测控制及其在化工过程中的应用

针对化工过程中那些因存在批处理、含有物料回流环节而很难达到稳态的过程以及一些因扰动的存在而很难精确地操作在一个设定点处的非线性过程,采用常规的稳态优化会产生低效或失效优化解的问题,提出一种动态实时优化策略。即在多层控制结构中的RTO层采用动态优化而非常规的稳态优化,依照过程的优化操作信息在满足过程动态规律和物料、产品市场价格变化的条件下实现生产的经济利润最优,事例仿真结果表明该方法的可行性和有效性。     

DYNAMIC OPTIMAL CONTROL OF BATCH RICE DRYING PROCESS

The drying of paddy rice may result in quality degradation, expressed as a head kernel yield, leading to significant commercial depreciation of the product. A mathematical model of the drying and of the quality degradation process was combined with a dynamic optimization algorithm to determine the drying conditions (air temperature and relative humidity as functions of time) that ensured the highest possible final product quality for a specified drying time and a specified final moisture content. The robustness of the optimal drying strategy with respect to the initial state of the product, to the model parameters and to the initialization of the optimization algorithm was verified. The compromise between the highest achievable final quality and the allowed total drying time was studied. The combination of simulation and optimization yielded a new insight in the rice drying process and in the quality preservation strategies.     

倒置A2/O脱氮除磷工艺对传统活性污泥法污水厂的改造

为了解决传统活性污泥法处理生活污水存在氮、磷去除率低的问题,本文介绍了倒置A^2／O脱氮除磷新工艺的原理及其特点,并采用该工艺对某小型传统活性污泥法污水处理站进行了工艺改造。结果表明,该新工艺对传统活性污泥法污水处理厂进行的改造,可以充分利用原工艺的场地、构筑物及设备,只需少量的改建投资即可达到污水站在保持较高的COD、BOD去除率的同时,出水氮、磷的含量也达到规定的排放要求。     

A+A~2/O工艺脱氮除磷参数调控及运行效果分析

结合广州市猎德污水处理厂A+A2/O工艺的实际运行情况,对其脱氮除磷参数调控和运行效果进行了分析。首先考察了冬天低温条件下的脱氮除磷效果,然后经过不同混合液体积回流比和污泥体积回流比的运行分析,得到适合工艺运行的最佳值,分别为100%和100%,还对其它参数调控进行了简要介绍,最后对工艺整体运行效果进行了分析,得到良好的结果。证明A+A2/O工艺具有良好的脱氮除磷效果。     

基于RBF神经网络陶瓷窑炉温度动态矩阵控制

陶瓷窑炉普遍具有纯滞后、大惯性、非线性、时变复杂等特点,其精确数学模型往往很难获取。针对这类系统,本文采用RBF神经网络建立被控对象模型,避免了常规控制算法建立对象精确数学模型的困难。应用动态矩阵预测算法实现对被控系统的预测控制。该控制方法具有很好的动、静态性能和强鲁棒性。以陶瓷窑炉温度为对象,与PID控制进行了比较;仿真结果证明了所提控制方法的有效性。