化工生产质量的推断控制

一引言 推断控制是利用过程的辅助输出，如温度、压力、流量等可测量信息，来推断不可直接测量的扰动对过程主要输出（如产品质量、成分等）的影响。然后基于这些推断估计量来确定控制输入，以消除不可直接测量的扰动对过程主要输出的影响，改善控制品质。

间歇化工过程先进控制技术的应用与发展评述

间歇过程灵活多变,可满足小批量、多品种、快速、高质量生产的需要。但其具有时变、非线性等特性,难以建模,许多过程特性参数难以测量,具有多种操作约束,存在较多干扰,过程不可逆转和难以采取补救措施等特点,使间歇过程控制存在很大难度,因此有必要研究和应用有效的先进控制策略。间歇过程控制经历了经典控制、现代控制和高级控制三个发展阶段。间歇过程控制表现为在最优轨线已知时,在不违反操作约束条件情况下完成对设定轨线的准确、快速跟踪。目前国内外研究的间歇过程先进控制策略主要有模型预测控制、迭代学习控制、混杂系统建模和控制理论等。实施ISA SP88和SP95标准,实现基于配方的间歇过程操作控制和管控一体化,可提高间歇过程控制和管理水平及其生产效率。

一种间歇过程HAZOP危险性分析方法及其应用

首先描述了一种简化的间歇过程危险性与可操作性分析HAZOP(hazard and operability analysis)模型,即用Petri网和符号有向图(signed directed graph,SDG)结合的双层结构模型,模型综合了对离散事件有很好描述能力的Petri网和有较强深层推理能力的SDG二者的优点。其次应用此模型对精细化学品D3间歇生产过程操作复杂的萃取提纯工序进行了危险性分析,对生产过程中的一些误操作做了原因分析,并提出了相关的改进性措施。最后,对此方法的优缺点做了总结。

先进控制方法在间歇精馏塔控制中的应用

应用模糊控制、增益自调整控制、增益自调整模糊控制以及模型预测控制4种先进控制方法,对一套甲醇/水二元间歇精馏塔的塔顶浓度进行了控制实验,并对这4种方法的控制结果进行了比较.

加强防化装备科研建设几个问题的思考

《禁止化学武器公约》生效3年多来，正确认识国际化武公约履约的长期性和艰难性，关注我国周边国家和地区化学武器威胁形势，适应未来军事斗争准备需要，提出了21世纪初防化科研建设应重点加强新概念武器的防护研究；及时跟踪世界防化装备发展前沿；不断拓展防护装备技术研究领域，加速培养新型高素质防化装备科研人才等几点思考。

一种灌装过程计算机动态仿真系统的开发

简要剖析了液态化学品灌装工艺流程及其灌装原理,应用物料平衡、气体状态方程和过程技术数据,通过微分方程法和动态补偿法等方法建立灌装过程动态仿真数学模型。基于单机智能控制(intelligentprocesscontrol,IPC)仿真模式,应用自控组态软件Century Star,研究了过程的动态仿真实现方法,确定了仿真系统的总体结构组成、总体技术方案与原理,开发了仿真系统的图形用户操作界面,完成了仿真工艺流程图、各类仿真命令按钮及其显示画面、以及流程中各类可操作部件及其参数调整仿真操作画面的设计与命令语言编程,用Visual C++(VC++)开发了模型运算软件,生成了DLL,库函数,与图形用户界面集成,研制了一套完备的动态仿真系统,实现了灌装工艺过程的全面动态仿真。最后系统地进行了灌装过程的原理性仿真试验,获得了满意的仿真结果,优化了灌装过程工艺运行条件。

小型电加热反应器温度的模糊自适应整定PID控制

小型电加热反应器系统具有较大的纯滞后、惯性滞后、非线性和时变特性,参数固定不变的普通PID控制器难以进行精确温控。通过把操作人员积累的PID参数整定经验知识总结成模糊规则,利用模糊逻辑推理进行在线实时整定,设计了电加热反应器温度模糊自适应整定PID控制算法。通过Matlab与组态软件"组态王"KINGVIEW的动态数据交换,在Matlab上编程实现了模糊自适应整定PID控制算法。进行了一般情况下和具有较强非线性和时变特性情况下温度控制实验,实验结果表明,模糊自适应整定PID控制取得了比普通PID更好的控制结果,模糊自适应整定PID控制对过程非线性和时变特性具有更强的适应性。

基于PLC和变频器的液位控制系统设计与实现

采用PLC为主控制器、变频器为执行器,MCGS监控软件为人机交互界面,设计了一套液位控制系统,并利用西门子S7-200PLC的PID参数自整定功能实现了控制参数的在线自调整。MCGS监控软件构成了控制系统的操作站,可以实现实时数据采集、控制参数输入、控制模式转换等多项功能。在液位控制实验中,MCGS监控软件记录了在设定液位下的PID参数整定过程和设定液位控制效果,S7-200PLC整定出的PID参数较好地实现了设定液位的稳定跟踪。整套系统具有控制灵活、精确度高、故障率低的特点,能满足一般化工生产过程中对液位的控制要求。

基于二次型优化的单神经元PID控制器及其pH过程控制应用

针对pH值控制这种强非线性过程,提出基于二次型优化的单神经元PID学习算法,该算法不用考虑常规PID对非线性过程分段区间划分的问题。基于这种算法的PID控制器解决了普通单神经元PID控制器静态性能不佳的问题。仿真结果表明,这种改进型控制算法比原算法具有更好的自适应能力和抗干扰性能。

一种新型精细化工过程仿真操作培训系统的开发

精细化工过程工艺复杂、操作繁琐,对操作人员的操作技能要求高,但用实际生产装置培训操作人员受到很多限制,需要开发仿真操作培训系统来培训操作人员。而现有的仿真培训系统开发方法不易做到模块化、通用化,开发不方便,因此需要研究新的更高效的仿真系统开发方法。使用通用监控和数据采集组态软件(Supervisory Control and Data Acquisition,简称SCADA)作为图形用户界面开发平台,综合应用机理建模法和动态补偿建模法建立过程动态模型,提出了一种新的基于通用监控和数据采集组态软件(SCADA)过程仿真系统开发模式。通过设计一种动态链接库函数,经过组态软件的数据库把动态模型计算程序和图形用户界面相连,成功地实现了过程仿真培训系统的集成,开发了一种SCADA模式精细化工生产过程仿真培训系统,其组成更加模块化,开发方法更加通用化,更易开发。一套精细化工生产装置的仿真培训实践表明,该仿真培训系统操作运行效果生动逼真,能较好地满足生产操作培训需要,改善了操作培训效果,提高了操作培训效率。

分段线性化多模型动态矩阵控制算法的设计

线性控制算法具有计算简单、实时性好等优点,但是工业过程通常具有复杂的非线性特性,而且非线性程度越强,实际过程和模型之间的误差越来越大,常规的线性控制器性能会随着非线性程度的增强而显著降低。对于一般的非线性控制策略而言,它们具有建模成本较高、难以选取合适的权重因子等难点,本文采用分段线性化的方法,将非线性系统过程分为多个分段的线性化模型,将动态矩阵控制策略推广到各个分段线性模型,设计了分段线性化多模型DMC算法,通过组合以实现其预测控制的目的。为了验证该算法的有效性,本文在Matlab/Simulink软件平台上进行了1套强非线性pH值中和过程实验装置的较全面的控制仿真,包括阶跃及方波给定值跟踪、抗强干扰,以及存在较大模型失配时的给定值跟踪性能仿真。仿真结果表明,针对强非线性的过程,分段线性化的DMC比不分段单模型的DMC过程具有更好的控制性能。

一种化学污染物微流控芯片实时检测系统的设计

根据化学事故应急救援与处置现场环境污染快速、实时检测需要,提出了一种化学污染物微流控芯片实时检测系统的设计方案,进行了系统的总体设计和细化设计,论述了系统设计涉及的复杂基质样品微流控芯片预处理技术,特别是固相萃取样品预处理技术、快速灵敏的微流控芯片检测技术、微流控芯片的模拟仿真、设计、集成与控制技术,以及便携式微流控芯片分析仪器的硬件设计和软件开发技术等关键技术及其研究方法,探讨了微流控芯片分离与检测单元的设计与实验、复杂基质样品的微流控芯片预处理单元设计与实验、原理性样机的研制与实验、微流控分析检测方法库和数据库的建立等系统设计的主要研究工作内容及其技术途径。通过微流控芯片分析检测系统包括样品预处理、混合、分离等单元,检测器单元,控制系统和信息处理单元的科学设计,可构建高度集成化、便携化、微型化的微流控分析检测系统,使系统具有适合小分子化合物等环境污染物的分析检测架构。