燃烧系统滞后环节不同近似方法的鲁棒控制器设计

针对锅炉燃烧控制系统模型中含有的不确定性时滞环节,分别采用一阶Pade近似、全极点近似和一阶分时近似对其滞后环节进行模型转化,设计基于辐射能信号的H∞鲁棒反馈控制器系统,通过对该系统仿真比较,验证了各近似方法在锅炉燃烧控制系统中的有效性和鲁棒性。     

基于鲁棒模型优化的工艺设计与控制系统集成

采用一种基于鲁棒模型优化方法求解工艺设计与控制集成问题,其核心思想是采用参数不确定状态空间模型描述闭环系统的非线性行为,基于该模型以及二次李雅普诺夫函数可估计系统在外部扰动作用下过程变量变化的最大边界,同时也可测试系统的鲁棒稳定性。该方法避免了求解集成优化问题常用的动态优化方法,可将其转化成一个非线性规划问题。该方法应用于CSTR反应过程的集成优化设计中,结果表明在存在外部扰动时,不仅可以保证过程的经济性能和动态性能,也可保证系统的鲁棒稳定性。     

考虑多类型不确定性的蒸汽动力系统运行优化

针对蒸汽动力系统中包含的多类型不确定性,根据基于时间表达、基于发生概率表达和基于集合表达划分不确定变量.多周期离散化操作解决基于时间表达的不确定变量;在各个周期内,耦合机会约束规划和鲁棒优化解决基于发生概率表达和基于集合表达的不确定变量,建立了机会约束鲁棒优化模型.以某石化企业蒸汽动力系统实例为背景,将该模型和传统模型...     

乙苯催化脱氢制苯乙烯的预测函数控制及其稳定性分析

针对乙苯催化脱氢制苯乙烯过程的特点,给出多输入多输出系统的预测函数控制算法应用设计.同时基于Lyapunov函数方法分析了闭环控制系统的稳定性能,是判断不确定性存在时控制系统具有鲁棒能力的一种定量指标.选取某苯乙烯厂乙苯进量、蒸汽过热炉A 出口温度、蒸汽过热炉B出口温度、主蒸汽流量、压缩机入口压力5个量为控制输入,乙苯脱氢转化率及脱氢选择性为被控变量,应用所设计预测函数控制算法实现了脱氢系统的控制.实验结果表明,该算法对于乙苯脱氢生产过程具有好的鲁棒性和抗干扰性.     

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。     

连续搅拌釜式反应器的鲁棒最优控制

针对一类带不确定性的连续搅拌釜式反应器,提出基于滑模控制理论的鲁棒最优控制算法。输入输出线性化方法用于线性化对象模型,假设系统的不确定因素有界,滑模面采用积分型滑模面以确保系统稳态误差为零,将线性二次型理论用于等效控制律的设计中,保证了系统的性能指标最优,自适应滑模切换控制增益的选取在降低系统抖振的前提下补偿了系统的不确定因素及外部扰动,实现了控制器的鲁棒最优。通过仿真实验表明,提出的控制器对匹配的不确定性因素及外部扰动具有鲁棒性,且闭环系统的性能指标最优。     

基于马尔可夫链的蒸汽动力系统两阶段随机规划

现有的解决蒸汽动力系统蒸汽需求不确定性的优化方法有随机规划和鲁棒优化,但二者不能同时兼顾稳定性和经济性。本文提出一种基于马尔可夫链的两阶段随机规划去解决这个问题。第一阶段基于空间距离表达划分不确定变量,通过聚类算法划分成不同工况。第二阶段基于状态切换概率构建马尔可夫链,通过场景生成和削减的方法预测蒸汽的需求值。以某煤制气企业蒸汽动力系统为实例建立相应的优化模型,将预测的蒸汽值带入优化模型求解,得出的最优操作方案与随机规划和鲁棒优化法进行对比和分析。结果表明,本优化方法综合了随机规划经济性高和鲁棒优化稳定性高的优点,稳定性和经济性都介于随机规划和鲁棒优化的中间,为解决蒸汽动力系统的不确定优化问题提供了新思路。     

一种扰动自适应的鲁棒预测控制算法

针对实际生产中扰动的时变性,提出了一种扰动自适应的鲁棒预测控制（RAMPC）算法以提高扰动抑制性能。采用时间序列（ARMA）模型在线辨识系统的不可测扰动,通过基于多次迭代思想的递推辨识算法（multi-iteration pseudo-linear regression,MIPLR）来保证在线辨识的质量和收敛速度。考虑到数据与辨识模型的不确定性,改用min-max形式描述MPC算法的控制作用优化命题,并将在线辨识过程中的误差数据引入min-max命题,使在线辨识与控制作用鲁棒优化求解紧密结合起来,提高算法鲁棒性。进一步将此min-max问题转换为一个等效的非线性min问题,并采用多步线性化方法实现快速求解,解决了传统min-max方法在线计算负荷高的问题。仿真结果表明了该算法的有效性。     

基于Min-Max的预测控制鲁棒参数设计

工业控制中模型的不确定性是不可避免的.提出基于Min-Max的预测控制器鲁棒参数设计方法,充分考虑到模型的不确定性.仿真结果表明,控制器在对象模型一定范围内变化时仍具有较好的控制品质,不需要重新整定控制器参数,提高了系统的鲁棒性能.     

关于氨厂的先进控制

介绍霍尼韦尔(Honeywell)公司开发的鲁棒多变量预测控制技术(RMPCT)在凯洛格(Kel-logg)型日产千吨合成氨厂的应用,包括系统构成、控制区域划分及被控变量、操纵变量、干扰变量的选取等。     

基于渐近理论的两阶段过程辨识方法

提出了一种基于渐近理论的两阶段过程辨识方法：先用高阶模型得到无偏估计和频域方差;然后通过OE模型与MDL定阶法进行降阶处理。它将多变量模型结构辨识转换为易于实现的单变量问题,同时通过模型频域方差进行模型验证,解决了传统多变量辨识方法的阶次估计及模型验证难的问题。采用多通道测试信号,测试时间短,对装置生产影响小。应用实例表明了算法的有效性。     

基于近似偏最小一乘准则的多变量非线性系统辨识方法

基于近似最小一乘准则和主成分分析,针对输入信号线性相关的多变量Hammerstein模型,进行了近似偏最小一乘非线性系统辨识算法的推导。本文算法用确定性可导函数近似代替残差绝对值,可以抑制满足SαS分布的尖峰噪声,且具有目标函数可导、计算简单的优点。同时,通过主成分分析去除非线性系统数据向量矩阵之间的相关性,可以得出模型参数的唯一解。仿真实验表明,本文算法可以对输入信号存在相关性的多变量Hammerstein模型进行直接辨识,抑制了尖峰噪声对辨识结果的影响,具有优良的稳健性。     

基于内模控制的Smith反向解耦控制器设计

针对多变量时滞系统提出了一种基于内模控制(Internal Model Control,IMC)的Smith动态解耦控制器设计方法。其中,Smith补偿器被应用在该控制结构中,包含带有时滞项和不带时滞项的补偿结构,以解决不能完全补偿的问题,通过反向解耦设计实现多变量时滞系统动态解耦。多变量系统被解耦成一系列互相独立的单回路对象,通过内模控制原理对Smith控制器进行参数整定,并分析了系统的鲁棒性。仿真实例表明了该方法的有效性,能够较好地克服系统参数扰动导致的干扰,并具有较好的动态性能。     

A study on the adaptive predictive control method for multivariable bilinear processes

A predictive control method for multivariable bilinear processes is derived based on ARMA model. To identify bilinear process models, we use simple equation error method extended to multivariable system. We can obtain the adaptive predictive controller for multivariable bilinear processes by incorporation of the identification algorithm. Offset compensator is provided to correct for the effects of unmeasured disturbances and model inaccuracies. A filter with a singled parameter is used to correct for the effects of an incorrect model. Results of simulation on multivariable bilinear processes show that the proposed control method has satisfactory performance.     

基于ARX-PLS解耦框架下的多回路约束迭代模型预测控制方法(英文)

A multi-loop constrained model predictive control scheme based on autoregressive exogenous-partial least squares （ARX-PLS） framework is proposed to tackle the high dimension, coupled and constraints problems in industry processes due to safety limitation, environmental regulations, consumer specifications and physical restric-tion. ARX-PLS decoupling character enables to turn the multivariable model predictive control （MPC） controller design in original space into the multi-loop single input single output （SISO） MPC controllers design in latent space. An idea of iterative method is applied to decouple the constraints latent variables in PLS framework and recursive least square is introduced to identify ARX-PLS model. This algorithm is applied to a non-square simulation system and a stirred reactor for ethylene polymerizations comparing with adaptive internal model control （IMC） method based on ARX-PLS framework. Its application has shown that this method outperforms adaptive IMC method based on ARX-PLS framework to some extent.     

基于渐进黑箱理论的多变量辨识方法

为克服传统单变量开环阶跃测试法测试时间长和误差大的缺点,提出一种基于渐进黑箱理论的多变量辨识方法.针对辨识的几个基本问题:测试信号的设计、模型结构的选择、模型阶次的判别和参数估计,进行了全新的设计.采用平移的方法,把一个周期较长的伪随机二进制序列平移若干次,从而得到若干个近似两两互不相关的伪随机二进制序列作为多变量测试信号.选取高ARX模型作为参数模型,并用输出误差(OE)模型进行降阶模型的参数估计,降阶模型的阶次由最小描述长度(MDL)准则来判别.实例仿真的结果表明,用该方法解决多变量辨识问题,能减少测试时间,降低测试期间对设备产生的干扰,辨识的结果也优于常规辨识法.     

A Critical Study of Decentralized Controllers for a Multivariable System

Industrial processes are naturally multivariable in nature. A comparison of multivariable decentralized controllers has been performed and a multivariable four interconnected water tank system, which exhibits a RHP (Right Half Plane) zero is considered for decentralized control. The characteristics of a four‐tank system are discussed and a decentralized PI (Proportional‐Integral) controller is designed for the system based on various control algorithms. The algorithms are simulated using MATLAB and the performances are compared for reference tracking, disturbance rejection and model uncertainty cases. The comparison of the results show that the controllers based on Gershgorin band and Ideal relay method are suitable for the control of a four‐tank system.     

临盘油田临东区提高抽油机井系统效率研究及现场应用

在2004年临盘油田临东区开展系统效率示范区工程,为研究找到提高抽油机井系统效率、降低单井日耗电的有效途径,分区块分节点对抽油机井系统效率的各种影响因素进行解剖,采取理论研究与现场实验相结合的方法,确定出抽油机井经济运行的电机负载率(20%)、沉没度(小于400米)、泵效值(30%)并制定出相应措施,实施后平均系统效率提高10.1%,平均单井日耗电下降48kW.h,取得经济效益1248.48万元。     

基于信号叠加原理的信号解耦方法

为了研究多变量控制系统的解耦设计问题,提出了一种基于信号叠加原理的信号解耦方法,实现了具有自耦合补偿回路和耦合信号对消的信号解耦系统.该系统物理意义明确,结构巧妙,实现容易.     

石化企业蒸汽动力系统优化设计建模及应用

在石化企业蒸汽动力系统(SPS)热力学分析与数学规划集成优化策略的指导下,建立了多周期设计与运行协同优化的混合整数线性规划模型(MILP)。通过热力学效率、电热供应比2个指标筛选组合子系统,采用设计负荷离散化的方法确定SPS初始超结构,大大降低了优化设计问题模型的规模和复杂度。案例分析部分采用提出的优化设计方法和建模求解策略,得到了最优设计和运行方案,同传统设计方法相比,模型求解时间大大降低,方案可操作性大大提高,证实了文中提出的优化设计策略、筛选规则和优化设计模型的可行性和有效性。