安全仪表系统设计的多目标优化

安全仪表系统在过程工业中日益受到更多关注,为满足安全仪表系统多目标优化问题对于安全完整性等级的综合要求,提出一种改进的多目标遗传优化方法.首先研究了安全仪表系统多目标优化中存在的问题,然后结合安全仪表系统优化问题的特殊性提出了一种更加适合用于安全仪表系统多目标优化的方法,最后将该方法应用于一个实例.结果表明:改进的方法能够解决安全仪表系统优化对于安全完整性等级要求的优化偏好问题,所得到的解比原有方法的解更具参考价值.     

几种PID控制器设计方法的比较

现代过程工业中PID控制器的使用仍然占据统治地位.文章针对被控对象模型未知的情况,给系统加入白噪声,测得输出数据,通过输入输出数据估计模型阶次与延迟时间,从而得到被控对象模型.仿真结果表明,辨识模型能较好地反映原过程的动态特性.在此基础上,利用内模法、直接综合法及频域法这三种方法进行了PID控制器的设计,同时用随机性能指标和确定性指标对系统性能进行了评价.根据评价结果,对这三种PID控制器设计方法的适用条件给出了一些建议.     

安全仪表系统的不同运行阶段实时可靠性分析

安全仪表系统(SIS)的可靠性是保障安全生产的重要指标,由平均要求时失效概率(PFD(avg))衡量。然而,PFD(avg)计算结果并不能保障SIS在运行阶段的任意时刻均满足目标安全完整性水平(SIL),实时可靠性计算模型PFD(t)可提供更好的分析结果。本文在A.C.Torres-Echeverria等人的研究基础上,对SIS的4个运行阶段建立了实时可靠性计算模型PFD(MooN)(t),并运用MATLAB对该模型进行仿真和分析。最后,通过高完整性压力保护系统(HIPPS)应用实例,得到以下结论:即使PFD(avg SYS)计算结果满足目标SIL,PFD(SYS)(t)也可能在运行阶段的某个时间段内达不到目标SIL;只有当t=TP+RT+n×TI时刻的PFD(SYS)(t)值满足目标SIL时,才能保障SIS在整个运行阶段均能满足目标SIL。该可靠性计算模型的建立,能更好的对SIS进行实时可靠性分析,并为保障SIS在整个运行阶段满足目标SIL提供了有力依据。     

基于有偏估计的数据融合提高双传感器测量可靠性

为了提高测量数据可靠性,过程控制领域广泛采用双冗余传感器测量生产状态信息,而目前处理双传感器测量数据常用的方法为线性无偏估计融合理论。通过估计理论得到的测量数据同时涉及方差和偏差两个统计特性。由于无偏测量数据具有无偏性的优良性质,所以测量方差能够全面地描述无偏测量数据的可靠性,然而不能由此认为无偏测量数据一定具有高可靠性。为了进一步提高双传感器测量数据的可靠性,提出有偏估计数据融合方法。首先,证明了有偏测量能够改善单传感器测量数据的可靠性;其次,采用凸组合方法推导了双传感器有偏估计融合表达式;最后,证明了有偏估计融合的均方误差小于任意单传感器的均方误差。仿真分析与实例应用均表明有偏估计数据融合可以有效地提高双传感器测量数据的可靠性。     

基于管柱压力波的注水井无线通信方法

针对目前注水井测调工作量大以及周期长的问题,提出基于管柱压力波的注水井无线通信方法。开展了基于管柱压力波双向通信的分层注水控制方法研究,探索了压力波控制信号生成和响应的特征,建立了压力波的编码和解码方法,进行了冀东油田模拟井试验。研究结果表明:该方法中压力波进行数据传输过程不需要停止注水,通过操作井口和井下的调节阀即可实现压力波编码;定义了数据帧格式,并且可以根据实际情况扩展数据帧;该方法具有信号无线传输,井下工具简单,测调工作量小,实时测调和测试数据多等优势;模拟试验实现了井口与井下配水器的通信,达到了最优控制。建立的压力波编码和解码方法可以为注水油田智能化管理发展提供基础理论依据。     

状态反馈预估控制

本文给出了具有状态变量反馈的预估控制算法。该算法使系统突破了内模控制（ＩＭＣ）的框架，可用于不稳定的被控对象，抑制干扰的能力也得到提高。本文分析了闭环预估控制系统的特点，给出了稳定的必要和充分条件。     

电力有源补偿及非线性电流跟踪控制研究

在对电力系统有源无功与谐波补偿的原理进行理论分析的基础上,运用有关分析结果主要讨论了一种电力有源滤波器主电路及变结构非线性控制系统的组成和工作原理,给出一种变结构非线性电流跟踪控制的思路,通过PSPICE软件对单相和三相系统进行了仿真研究,仿真结果证实了该系统及控制方法的正确性与可行性.     

乙烯精馏塔软仪表与先进控制工程实践

以乙烯装置乙烯精馏塔现有的常规控制为基础，提出乙烯精馏塔先进控制策略，通过化工机理分析，建立用于预测控制的动态机理数学模型，并线性化简化为状态空间模型和质量控制软仪表。塔顶侧线乙烯产品纯度和塔底馏出物乙烯浓度两个机理软仪表工业实施效果良好，其中乙烯产品纯度软仪表采用在线色谱分析数据实时校正。预测控制器控制塔顶产品纯度（给定点控制）和塔底循环乙烷浓度（约束控制），操纵变量为塔顶侧线采出量和塔底再沸器加热蒸汽量。仿真实验表明预测控制器的有效性。状态反馈预测控制器用于工业装置，效果良好，可以实现塔顶侧线产品的“卡边控制”和塔底馏出物浓度的区间约束控制。     

基于有偏估计的数据融合提高双传感器测量可靠性

为了提高测量数据可靠性,过程控制领域广泛采用双冗余传感器测量生产状态信息,而目前处理双传感器测量数据常用的方法为线性无偏估计融合理论。通过估计理论得到的测量数据同时涉及方差和偏差两个统计特性。由于无偏测量数据具有无偏性的优良性质,所以测量方差能够全面地描述无偏测量数据的可靠性,然而不能由此认为无偏测量数据一定具有高可靠性。为了进一步提高双传感器测量数据的可靠性,提出有偏估计数据融合方法。首先,证明了有偏测量能够改善单传感器测量数据的可靠性;其次,采用凸组合方法推导了双传感器有偏估计融合表达式;最后,证明了有偏估计融合的均方误差小于任意单传感器的均方误差。仿真分析与实例应用均表明有偏估计数据融合可以有效地提高双传感器测量数据的可靠性。     

现代控制理论在闭环油藏管理中的应用

20 世纪90年代兴起和迅速发展的智能井技术,可以实现对井下工况近乎连续的监测与控制,这一硬件条件极大地推动了被动、消极的传统油藏管理向主动、积极的现代油藏管理的转变。在参考大量文献的基础上,首先介绍经典控制理论在石油开发过程中的应用,分析智能井的永久式井下监测设备以及井下流入控制阀在控制过程中分别作为检测变送单元和执行单元的特点和优势。闭环油藏管理理念是在智能井技术的基础上提出的,是现代控制理论应用于上游石油工业的载体。它将现代油藏管理考虑成基于模型的闭环控制过程,其核心主要包括模型降维、基于数据同化的模型更新以及基于油藏模型的优化控制３ 部分。针对油藏注水采油过程,从油藏模型、优化目标和研究现状３ 方面对优化控制理论的相关应用进行了详细探讨。对现代控制理论在闭环油藏管理中的应用进行了展望。