过程控制的发展与展望

本文介绍过程工业的特点，回顾过程控制的发展过程，指出过程控制发展的趋势，强调过程综合自动化这一发展方向，并讨论过程控制面临的理论和实际问题．

第二讲 生产过程的先进控制

第二讲生产过程的先进控制金以慧（清华大学自动化系，北京，１０００８４）１前言回顾生产过程控制的历史，可以看到过程控制的发展是与控制理论与控制工具紧密联系的，大致可以分为两个阶段，六十年代以前的过程控制主要是以经典控制理论为基础，以气动、液动和电动模拟...

基于三层结构的流程工业现代集成制造系统

流程工业是国民经济发展的重要支柱 ,流程工业现代集成制造系统 (CIMS)是提高流程工业竞争力的重要高技术之一 ,是工业自动化领域的前沿课题。提出了适合流程企业实现扁平化管理模式的基于经营计划系统 (BPS) /制造执行系统 (MES) /过程控制系统 (PCS)三层结构的CIMS ,并分别阐述了BPS、MES。

混合量子遗传算法及其性能分析

首先比较了带量子门更新和群体灾变的量子算法(QA)以及加入对量子位的交叉和变异操作的量子遗传算法(QGA);然后结合量子搜索和传统遗传搜索提出了混合量子遗传算法的框架,并给出了基于二进制编码的混合量子遗传算法(BQGA)和基于实数编码的混合量子遗传算法(RQGA).基于典型问题的数值仿真和比较表明,RQGA的性能明显优于其他算法,对参数和初值具有较好的鲁棒性.

差分进化算法研究进展

作为一种简单而有效的新兴计算技术,差分进化算法(DE)已受到学术界和工程界的广泛关注,并取得了许多成功应用.为此,围绕差分进化算法的原理、特点、改进及其应用等方面进行全面综述,重点介绍了针对复杂环境的差分进化算法研究内容,包括多目标、约束、离散和噪声环境下的优化等.最后提出了有待进一步研究的若干方向.

基于LS-SVM的非线性预测控制技术

探讨了利用最小二乘支持向量机(LS-SVM)进行非线性系统辨识的方法,LS-SVM用等式约束代替传统支持向量机中不等式约束,求解过程从解QP问题变成解一组等式方程.将得到的LS-SVM模型应用到非线性预测控制,提出了基于LS-SVM模型的非线性预测控制算法.通过CSTR过程仿真表明,最小二乘支持向量机学习速度快,在小样本情况下具有良好的非线性建模和泛化能力.基于LS-SVM的预测控制算法具有很好的控制性能.

基于支持向量机的非线性预测控制技术

探讨了利用支持向量机进行非线性系统辨识的方法 ,并将支持向量机模型应用到非线性预测控制 ,提出了基于支持向量机模型的非线性预测控制算法 .对一个CSTR反应器的仿真表明 ,支持向量机在小样本情况下具有良好的非线性建模能力和泛化能力 .基于支持向量机的预测控制具有很好的控制性能 。

微粒群优化算法研究进展

围绕微粒群优化(PSO)算法的原理、特点、改进、应用等方面进行全面综述,介绍针对复杂环境的PSO研究内容,包括多目标、约束、离散和动态优化等,提出PSO有待进一步研究的若干方向和内容。

带有风险规避型销售商的供需链协调

以一个两阶段的供需链系统为背景,针对供需链上决策激励不一致和风险规避效应导致供需链低效的问题,研究了在实践中广泛应用的利益共享合同和批量折扣合同对供需链协调性的影响.证明了两种合同均可克服双重边际效应和风险规避效应,使得供需链协调.并给出了合同参数的设计方案,同时指出在实施上,利益共享合同需强制执行,批量折扣合同自动执行.

基于支持向量机的软测量建模方法

提出了一种基于支持向量机的软测量方法 ,并建立了青霉素发酵过程中菌丝浓度的软测量模型 ,通过实验分析了参数调整和核函数选择对支持向量机建模的影响 .利用现场数据建立各种软测量模型可以发现 ,与其他软测量方法相比 ,支持向量机方法在理论上优于人工神经网络等其他建模方法 .

炼油工业过程控制的研究现状、问题与展望

首先回顾了对炼油生产过程安全高效运行和节能增效至关重要的先进控制、软测量、运行优化技术的发展过程和研究应用现状,并从分析炼油生产过程的特点出发,讨论了实施先进控制中存在的问题,并推荐了解决炼油企业先进控制实施应用难题的一条可行有效的新路,最后对炼油生产过程智能制造的研究应用进行了展望.

动态软测量建模方法初探

经过十几年的发展,软测量技术无论是在理论研究还是在实际应用中均取得了较大成功,然而至今为止的大部分研究都是针对静态软测量模型.分析了静态软测量模型与动态软测量模型之间的区别和联系,利用冲激响应模型给出了一个基于最小二乘方法的动态软测量建模方法,并在该方法的基础上给出了一种改进.仿真例子验证了该方法及其改进的有效性.

MES——流程工业CIMS发展的关键

生产执行 (ManufacturingExecutionSystem ,MES)是CIMS信息集成的中心环节 ,是流程工业CIMS发展的关键。首先介绍了MES的一般功能模型及其与CIMS的关系 ,进而基于流程工业特点对流程工业MES的体系结构和功能模块进行了探讨 。

混合流水线调度研究进展

混合流水线调度问题(hybrid flow-shop scheduling problem,HFSP)是一类典型的复杂调度问题,具有很强的工程应用背景,其研究具有重要的学术意义和应用价值。介绍了HFSP的数学模型,讨论了HFSP的分类和推广,重点综述了近十年HFSP的算法研究进展,总结了HFSP的应用,并指出了HFSP若干有待进一步研究的方向和内容。

预测控制可行性与约束优先级的混杂处理

针对预测控制约束不可行和优先级问题,提出了利用混合逻辑动态(MLD)框架处理的混杂方法,并将该方法从状态模型推广到输入输出模型,使得该方法具有更加广泛的适用性.通过将约束优先级表示为命题逻辑,并将命题逻辑转化为整数不等式,可将约束不可行和优先级问题集成在控制器中.通过对Wood-Berry塔的仿真,验证了该方法的有效性.MLD框架为解决预测控制约束不可行和约束优先级问题提供了新途径.

非对称信息下供需链中供应商的回购决策分析

为了解决供需链中下游实体的成本是私有信息的情况下,上游供应商的回购决策问题,运用委托-代理模型研究了供应商的最优回购策略,得到了供应商的最优决策方案.与对称信息的情况相比,信息结构的非对称导致下游实体的订货量低于系统的最优订货量,使得供需链无法达到协调,供需链的总利润和供应商的利润降低,零售商的利润增加.在非对称信息下,供应商提供的契约菜单值随着下游实体成本的增加而增大.

二甲苯精馏装置先进控制与节能优化应用

以预测控制和实时优化为代表的先进控制技术可以保证产品质量、提高产率、降低能耗,已经越来越多地应用到石油化工装置上。二甲苯精馏是芳烃生产中的重要单元,具有很大的控制难度,且塔底重沸炉耗能巨大,具有较高的节能空间。针对二甲苯精馏单元的精馏塔和塔底重沸炉在操作和控制中存在的一些问题,根据机理与实际装置数据,建立了该单元的状态空间模型,基于多变量状态反馈预测控制技术开发了该单元的先进控制系统,使装置运行平稳性得到显著改善,提高了精馏塔的分离效果,通过优化促进了装置节能减排。该先进控制系统在两个实际装置应用中都取得了很好的控制和优化效果。

利用工控软件开发DCS仿真系统的新思路

提出了利用工控软件开发DCS仿真系统的新思路,并介绍了该思路的具体实现方法。仿真界面可以用工控软件组态实现。对DCS调节面板、趋势等画面可以通过定制ActiveX控件来完成。仿真操作界面和模型软件之间数据通讯通过DDE、OPC技术实现。新的DCS仿真系统开发方法充分利用了工控软件的强大功能和DCOM、OPC、DDE、ActiveX先进技术,使得利用一种通用平台可以开发不同的DCS仿真系统,其体系结构具有良好的通用性。这极大加快了DCS仿真系统的开发速度。

基于PSO的预测控制及在聚丙烯中的应用

输入输出受限非线性系统的预测控制问题,可以看作是一个难以直接求解的约束非线性优化问题。针对预测控制在解决此类优化问题时,存在易收敛到局部极小或者非可行解,对初始值敏感等缺点,提出了一种基于微粒群优化方法的非线性预测控制算法。采用微粒群优化算法(PSO)作为模型预测控制的滚动优化方法,在线实时求解最优控制律。将PSO与序贯二次规划(SQP)算法进行对比仿真实验,求解两个标准函数优化问题,结果表明PSO能够快速有效地求得全局最小点,而SQP则很容易陷入局部极小点。将该算法应用于丙烯聚合反应过程的温度控制中,仿真结果显示了该方法的有效性。