一类非自衡对象的PID控制

本文讨论非自衡对象PID控制器设计问题.首先在鲁棒控制理论的基础上定义了最优性能指标,然后针对控制系统性能传递函数的特点发展了两种设计方法,通过引入2型滤波器使系统满足了渐近跟踪的要求,并解析地得到了PID控制器.控制器的特点是标称性能可以定量地估计,鲁棒性可以方便地调节.     

一类非线性系统的自适应观测器设计

在故障诊断应用中, 状态方程中的未知参数和输出方程中的未知参数分别表征执行机构故障和传感器故障, 所以研究状态方程和输出方程同时含有未知参数的自适应观测器有着实际的应用意义. 本文基于高增益观测器和自适应估计理论, 针对状态方程和输出方程同时含有未知参数的一类一致可观的非线性系统, 用构造性方法设计了一种联合估计状态和未知参数的自适应观测器. 该自适应观测器的参数估计采用时变增益矩阵, 结构形式及参数设置简单. 给出了使该自适应观测器满足全局指数收敛性的持续激励条件, 并在理论上简洁地证明了该自适应观测器的全局指数收敛性. 数值仿真结果表明该自适应观测器具有良好的快速收敛性、跟踪性等期望性能.     

基于FF的温度变送器的研制

符合ＦＦ协议标准的现场总线仪表除了拥有常规的数字化仪表的优点之外,由于内嵌控制功能模块,可以用仪表直接构成完整的控制回路,实现传统上由ＤＣＳ、二次仪表等完成的功能,因此它还具有可靠、使用简单方便、可降低成本等优点,是今后几年数字化智能仪表的发展方向。因此,国内外都投入了很大的力量开发ＦＦ仪表,特别是从１９９８年ＦＦ基金会设立了标准测试机构以来,许多厂商纷纷开发出各自的ＦＦ产品。尽管目前符合ＦＦ标准的变送器的应用数量还不多,但预计今后几年将会大量取代传统仪表和ＨＡＲＴ仪表。国内相关单位也在积极开发…     

新一代的自适应模型预测控制器

提出了新一代的自适应模型预测控制器,自适应MPC控制器由MPC控制模块、在线辨识模块、性能监控模块3个模块组成,相互协调配和来实现自适应MPC控制。除了控制器功能设计以外,其余过程均可自动进行。对于新建MPC应用,首先进行多变量测试与辨识,在模型符合控制要求时,自动进入控制器投运。通过控制器性能监视发现模型不满足控制要求精度时,触发一次多变量模型测试与辨识过程,替换原有模型进行控制,保证控制器性能始终处于最佳状态。自适应MPC控制器在PTA装置上的应用表明了算法的有效性。     

特征空间递归更新的ICA算法及发酵过程监测应用

及时更新监测模型以适应过程的时变特性,对准确检测出化工过程异常和设备故障具有重要意义。针对普通独立元分析（ICA）算法在更新计算监测模型时计算复杂度高、效率低的缺点,提出了一种基于特征空间递归更新的在线独立元分析（RUFS-ICA）算法。将算法应用于青霉素发酵过程的在线建模与监测中,与普通ICA方法相比,仿真统计结果表明,平均误警率降低至1.67%,基本克服了漏报现象;与其他在线更新算法相比,复杂度明显降低,计算时间减少54.1%,节省了存储量。     

基于并行计算的优化方法参数自动整定算法

优化求解器的参数设置对优化求解器的性能有着至关重要的影响,可以通过参数整定来充分发挥优化求解器潜在的求解性能。过程模型复杂程度的提高和规模的增大,给参数自动整定算法的效率带来极大的影响。根据基于随机采样的参数自动整定算法对每一组参数设置的选择和评估是相互独立的特点,采用并行化方法对其进行了改进。数值实验表明基于并行计算的参数自动整定能够提高整定效率,并且在足够的硬件条件支持下适合应用于面向生产过程的操作运行的在线操作优化。     

基于主曲线的软测量方法及其在精馏塔上的应用

为解决工业过程软测量中的变量维数高、数据相互耦合、非线性强等问题,提出了基于主曲线的软测量方法。其中的基于主曲线的非线性回归模型借鉴了PLS的基本思想,采用主曲线提取隐变量信息的同时考虑了自变量与因变量的相关性;在隐变量空间中,采用多项式函数拟合隐变量之间的非线性关系。在实例研究中,分别采用纯函数数据和氯乙烯精馏塔实时运行数据对该模型进行了验证。仿真结果表明,该模型所需要的隐变量数目比传统的PLS模型更少,并且能够实现更为精确的预测,可较好地处理工业过程中存在的数据高耦合度以及强非线性问题。     

基于有限测量信息的过程系统参数可估计性分析

实时优化与过程对象模型的精确程度有关。如果过程对象模型与实际模型偏差较大,则会引起优化结果与过程实际的最优结果不一致,并导致优化的效率降低。在实时优化中应采用参数估计,调整过程对象模型的参数,从而保证过程对象模型与实际模型相一致或偏差最小。基于系统可估计性定义,本文根据有限测量信息的参数估计问题特点,提出了系统的参数可估计性定义;通过分析线性系统与非线性系统,指出系统具有参数可估计性的充分条件;并分析了如果系统不具有参数可估计性时,则需要固定哪些参数才能使得整个系统具有参数可估计性。最后分析了当测量变量有多组测量时对系统参数可估计性的影响,通过线性与非线性实例验证了分析结果的有效性。     

基于经济指标的分层递阶控制系统性能评估

为了解决复杂多变量过程工业平稳安全运行与经济效益最大化共同实现的问题,提出一种分层递阶控制结构的性能评估方法.通过分析分层递阶控制的直接控制、约束控制和实时优化三层垂直结构,构建出抑制扰动、不违反约束和经济效益最大化的控制目标函数.通过计算该控制系统的最优-最差性能区间,给出了一种面向经济性能的评估基准和新的评估指标,提出一种根据开环模型和调节器参数计算被控系统广义对象模型的方法,在此基础上实时监测和评估过程的生产经济效益,并分析存在的最大提升潜力,能有效减少模型与真实对象失配引起的控制性能下降.对Shell重油分馏塔模型的仿真结果表明了本文方法的可靠性和有效性.     

自适应递推核学习及在橡胶混炼过程在线质量预报的工业应用

实时测取混炼胶门尼粘度是橡胶和轮胎厂十分关心和亟待解决的问题. 采用两阶段递推核学习建模方法, 按配方快速建立橡胶混炼过程门尼粘度的预报模型, 并对模型进行递推更新以适应过程的快速变化. 结合混炼过程的特点, 提出一种适合门尼粘度的性能指标, 并推导了采用快速留一交叉验证法对核学习模型参数进行自适应选择, 避免人为选取参数的片面性. 所研发的先进密炼信息集成与控制系统已在国内多家大型橡胶和轮胎厂上线应用. 门尼粘度实时预报的工业应用结果表明了其实用和有效性, 对橡胶混炼过程具有重要的现实和经济意义.