变工况条件下Bang-Bang与常规控制集成的选择性控制工程设计与运行

对常规控制加以改进,以变工况控制作为补充控制策略来处理大范围设定值的变化。重点介绍该集成控制方案的设计与实现。使用选择控制结构实现切换控制效果;对PI控制的输出进行随动限幅;针对实际操作中可能遇到的非稳态起点控制设计相应的处理措施;采用Visual Basic构建控制系统主程序,通过调用Matlab/Simulink完成相关计算。实验结果表明:以变工况控制作为补充的集成控制方案能够较好地实现对非线性对象大工况变化的调节。     

化工过程非稳态开工的缓冲升温修正切换控制

化工过程的开工大多表现为一个升温过程。为满足升温过程的快速性而又不失稳定性的要求,有学者提出将时间最优Bang-Bang控制与其他控制方法结合来控制升温过程,但由于Bang-Bang控制对切换次数和切换点要求严格,致使其在实际应用中不够理想。在Bang-Bang组合控制的基础上引入缓冲升温控制,将整个控制系统分为4部分:全幅升温、全幅降温、缓冲升温、PID控制。将温度变化率作为缓冲升温与PID控制的切换变量,将修正切换控制问题等价为非线性规划问题,优化选取全幅升温、全幅降温、缓冲升温最优切换时间点。实例对比分析表明,该切换开工控制方案不仅避免了因切换次数与切换点选取不当导致的不良问题,且超调小,稳定快。     

一种新型Bang-Bang控制仿真研究

介绍了一种基于因素空间变权理论的Bang-Bang控制算法,该算法利用变权均衡的原理确定开关控制策略,避免了控制器的频繁切换,无须整定控制器参数,仿真效果较好,且简单实用.     

变工况切换过程的Petri网自主预测与控制

针对变工况切换过程中切换点难以确定且切换准则不完善等问题,以大范围升温过程为例,利用仿人智能控制中"全压-零制动-稳态调节"的控制策略,提出了"预测Petri网",即在Petri网中增加预测器,为Petri网的变迁提供了判断元素。根据"预测-决策-再预测-再决策"的思想,增加切换过程的判断条件,实现了Petri网自主寻优过程。最后在实验室电加热炉装置上实验表明,在切换点不确定的情况下,在线寻找到切换点并增加了切换条件,使系统的切换更为平稳光滑,提升了系统响应速度和稳定性。     

参数不确定非线性系统切换控制

针对一类含有不确定参数的非线性系统,基于其参数的不确定范围,设计多个滑模变结构控制器。在此基础上,基于一给定的指标切换函数构造切换控制器。在确保系统Lyapunov稳定性的前提下,被控对象的控制器按照预先设定好的切换条件,在多个控制器之间相互切换,从而极大地改善系统的瞬态响应。以工业机器人手臂为研究对象,针对机器人手臂运动方程构造滑模变结构控制器,并设计以输出误差为自变量的指标切换函数,基于此切换函数构造切换控制器,使机械手的控制器在多个控制器之间进行切换。针对不同的参数变化范围,研究切换控制的有效性。多个仿真实例表明切换控制能极大地改善控制品质。     

基于高斯混合模型与主元分析的多模型切换方法

针对多模型预测控制的模型切换问题,提出了一种基于工况判断的多模型切换方法,利用工业过程中的可测变量综合反映系统的动态特性,根据动态特性的变化进行多模型切换。首先利用高斯混合模型(GMM)将历史数据划分为若干个工况,然后利用不同工况下的历史数据建立负荷向量矩阵和预测模型,最后根据主元模型的平方预报误差(SPE)选择预测模型。以乙烯裂解炉的反应管出口温度(COT)的控制为例进行仿真,仿真结果表明:提出的方法实现了多个反应管出口温度的稳定均衡控制,当系统的工况发生改变时,通过不同主元模型的SPE统计量的比较,可以很容易地找到匹配的工况,并切换为相应的预测模型,解决了当系统动态特性发生改变时,预测模型切换滞后的问题。     

长输液体管道出站调压装置压力自动低选控制原理探讨

介绍了长输液体管道加压站进/出站压力调节的作用方式,提出一种双PID回路耦合的选择性切换控制方法,并以工况分析的形式对低选控制原理和控制流程进行推导和阐述。最后,对低选控制逻辑进行归纳,总结了其特点与适用性。     

区域切换控制的分析与调整

概述了区域切换控制(ZTC)系统的基本思路，并且对区域切换控制的每个参数加以详细讨论和分析，通过几个实例，对区域切换控制的调整方法进行阐述和总结。     

列管式固定床反应器振荡操作研究——以Bang-Bang控制方法产生强制振荡

本文研究了以Bang-Bang控制产生强制振荡的列管式反应器的操作特性.对邻二甲苯催化氧化反应,以热点温度作为控制参数,进行Bang-Bang控制,使反应器在振荡状态下操作,与定态操作相比,苯酐收率提高3%.Bang-Bang控制比传统定值控制提供了更多的工程操作手段,具有更多的灵活性.     

化工过程切换控制研究中的连续特性

考虑化工切换控制切换点处的连续特性,提出新的化工切换控制仿真算法。通过与传统切换控制算法的对比和实例仿真分析发现,化工切换控制仿真算法下的切换控制曲线在切换点处缓和、平滑,仿真曲线更接近实际控制系统特性,提高了切换控制仿真的精确度。     

炼焦炉鼓风机调速系统的多模态智能控制

以鼓风机调速系统为核心的炼焦炉集气管压力控制系统是一个工况复杂多变、大滞后、强耦合、非线性且频发强干扰的工业系统.从炼焦工况复杂多变的角度设计一套基于切换的多模态智能控制策略：在正常工况下,采用RBFNN逆模型控制＋PI控制＋Smith预估的复合控制;在非正常工况（如推焦、装煤等强干扰操作）下,采用PI控制＋Smith预估的复合控制,并在线对PI控制器进行参数自整定.仿真结果表明：该智能控制策略提高了快速性、稳定性,增强了对工况复杂多变情况的适应性和对强干扰的抑制能力,保证了荒煤气的稳定传输.     

Integration of Design and Control: A Robust Control Approach Using MPC

This paper presents a new method to integrate process control with process design. The process design is based on steady‐state costs, .i.e., capital and operating costs. Control is incorporated into the design in terms of a variability cost. This term is calculated based on the non‐linear process model, represented here as a nominal linear model supplemented with model parameter uncertainty. Robust control tools are then used within the approach to assess closed‐loop robust stability and to calculate closed‐loop variability. The integrated method results in a non‐linear constrained optimization problem with an objective function that consists of the sum of the steady costs and the variability cost. Optimization using the traditional sequential approach and the new integrated method was applied to design a multi‐component distillation column using a Model Predictive Control (MPC) algorithm. The optimization results show that the integrated method can lead to significant cost savings when compared to the traditional sequential approach. In addition, an RGA analysis was performed to study the effects of process interactions on the optimization results.     

列管式固定床反应器振荡操作研究——以Bang-Bang控制方法产生强制振荡

本文研究了以Bang-Bang控制产生强制振荡的列管式反应器的操作特性.对邻二甲苯催化氧化反应,以热点温度作为控制参数,进行Bang-Bang控制,使反应器在振荡状态下操作,与定态操作相比,苯酐收率提高3%.Bang-Bang控制比传统定值控制提供了更多的工程操作手段,具有更多的灵活性.     

换热网络控制与工艺一体化设计研究

研究换热网络的控制与工艺一体化设计,全面考虑换热网络的弹性设计和控制问题,提出用两步法设计换热网络:第一步,使用给定工艺条件设计法的夹点设计法进行初始设计;第二步,在换热网络的操作夹点附近设置旁路,通过对旁路流量的优化控制,使换热网络在不同的工况条件下公用工程消耗都能接近最小.     

Multi-model predictive control of SCR flue gas denitrification system in coal-fired power plant based on kernel fuzzy c-means clustering and integrated model

A multi-model predictive control strategy based on kernel fuzzy c-means (KFCM) clustering and integrated model is proposed for the complex problem of rapid and accurate control of ammonia injection in selective catalytic reduction (SCR) denitrification systems of coal-fired power plants under a wide range of variable load conditions. First, the SCR data samples are clustered using the KFCM clustering algorithm, and the number of clusters is determined by introducing the Xie-Beni index. Second, the prediction model of the SCR denitrification system is established by an integrated modelling approach, and the sub-learners of the integrated model are the genetic algorithm optimized back propagation (GA-BP) neural network model and the least squares support vector machine (LSSVM) model. Third, a multi-model prediction controller based on the particle swarm optimization (PSO) algorithm and the integrated model is designed and developed. To ensure the stability of the system, a model-switching strategy based on the minimum Euclidean distance is proposed. Finally, simulation verification and industrial field application verification are fulfilled by comparing with proportion integral differential (PID) control and single model predictive control (MPC). The results show that the multi-model predictive control method proposed in this paper can obtain higher control accuracy and better control stability and meet the control requirements for the long-term operation of the SCR denitrification system.     

炼钢转炉汽包水位全自动控制系统

介绍包钢150t转炉余热锅炉汽包水位全自动检测控制系统的应用：采用全工况电容式智能汽包水位计测量汽包水位,采用变频给水泵控制汽包给水母管的压力,采用给水调节阀控制汽包水位,通过软件编程实现汽包水位在转炉冶炼不同阶段的全自动控制方式,最终实现汽包水位的准确控制。     

在高纯度理想热耦合精馏塔的双组分控制中考虑过程的非线性

Dual-point composition control for a high-purity ideal heat integrated distillation column (HIDiC) is addressed in this work. Three measures are suggested and combined for overcoming process inherent nonlinearities:(1) variable scaling; (2) multi-model representation of process dynamics and (3) feedforward compensation. Theses trategies can offer the developed control systems with several distinct advantages: (1) capability of dealing with severe disturbances; (2) tight tuning of controller parameters and (3) high robustness with respect to variation of operating conditions. Simulation results demonstrate the effectiveness of the proposed methodology.     

电加热器温度仿人智能多模型控制

对于实验室电加热器温度一类具有大范围工况、非线性和大惯性特性的对象,用单一模型无法准确描述模型特征,影响控制精度;采用常规控制策略无法解决响应快速性与系统稳定性的矛盾。针对上述问题,利用MATLAB辨识工具箱分别在大幅升温、大幅降温、小幅升温、小幅降温四种工况下对模型参数进行辨识,得到对象模型集;根据仿人智能思想将控制分为"全压加速-零制动-稳态调节"三个阶段,各控制阶段根据对象特性选取相应模型,并利用辨识模型获得控制器参数和切换点,在稳态调节阶段针对升温和降温的正反模型特性引入多模型加权控制方法。在加热器装置上实验的结果表明,该方法控制精度高,系统响应速度和稳定性都有了很大提升。