基于COM技术的先进控制软件开发及应用

介绍基于COM(ComponentObjectModel)和模型预测控制算法的新一代先进控制软件包APC iHiecon的设计与实现原理、基本框架和特点。给出该先进控制软件在某石化公司的烷基苯厂的实际应用效果 。

用于甲苯歧化与C_9芳烃烷基转移过程先进控制的反应动力学模型

针对某实际工业装置,建立了甲苯歧化和C9芳烃烷基转移反应简化机理模型,用于反应过程的监控、优化及大型轴向流反应器内各物料组成分布的预测;采用四-五阶Runge-Kutta法对模型方程进行了数值求解,并基于多套稳态平衡数据,采用Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno(BFGS)优化算法对动力学模型参数进行了估计;针对不同的进料组成和操作条件,对工业装置进行模拟仿真。结果表明,模型估计值与工业标定值相当吻合,达到了工业应用的模拟精度要求。所建立的模型形式简单、参数估计方便,适用于工业装置的离线仿真和在线软测量。

循环流化床锅炉燃料——床温控制模型研究

循环流化床锅炉是一个分布参数、非线性、时变、多变量耦合对象。很难建立起精确的数学模型,这里通过对循环流化床锅炉燃烧动力学特性、流体力学特性与传热传质特点的分析,忽略次要因素,抓住主导因素,从理论上推导出给煤量—床温控制模型,仿真实验表明,模型能够正确反映出燃料量变化对床温的影响,为实际运行中对燃料量的调整提供理论依据。

流程工业中的优化技术及应用研究

提出了流程工业中的静态优化、动态优化和生产结构优化问题的命题和数学描述,及目前解决这些问题的优化方法和常用的工具。对正交配置离散化结合序贯二次规划优化计算的动态优化方法进行了详细的介绍。以热集成精馏系统以能耗最低为操作目标的优化为例,说明动态优化技术在流程工业中的应用。

多层分布式先进控制软件及其应用

针对现有先进控制软件产品存在的集成度低、开放性差、可重用程度低等问题,提出了一种多层分布式软件设计模式.以先进控制软件的研究开发与应用实施为主线,介绍了多层分布式先进控制软件的设计原理、体系结构和特点,并给出其界面层、业务层、数据层和接口层的具体实现技术和方法.该软件在某石化芳烃厂芳烃抽提装置抽余液塔的实际应用效果验证了软件的有效性和可行性.

基于神经元控制的网络时延补偿策略研究

针对网络控制系统(NCS)中的不确定时延问题,在分析循环服务网络和随机争用网络的时延特性的基础上,提出了一种基于神经元控制器的时延补偿策略。该策略用神经元控制代替常规PID控制,无需建立网络控制系统的精确模型,利用神经元良好的学习能力来克服网络控制系统中不确定时延的影响,并对循环服务网络和随机争用网络这两类网络进行了仿真实验研究。仿真结果表明该策略能保证网络控制系统的良好性能。

以太网在工业应用中的实时特性研究

总结了以太网实时问题的研究现状,以工业控制过程为背景,分析了以太网端到端的通信延迟并给出计算方法.通过仿真实验,讨论了在同时、随机、调度三种信息发送方式下,标准以太网和快速以太网的实时特性.研究表明,快速以太网的实时能力明显优于标准以太网;在网络负荷低时调度发送方式的实时性能最优,但存在明显的频率转折点;在网络负荷饱和时三种信息发送方式的实时性能没有显著差别.

高阶非线性系统的Term inal滑模控制

针对一类高阶非线性系统的跟踪问题 ,基于 L yapunov稳定性理论 ,提出了一种新的 Terminal滑模控制策略 ,给出了选择 n阶系统 Terminal滑模面的具体数学表达式 .该控制策略确保了闭环系统滑动阶段的存在性 ;Ter-minal滑模函数的选取保证了输出跟踪误差在有限时间内收敛到零 .此外 ,系统的初始状态在滑模面上 ,从而消除了滑模控制的到达阶段 ,进而确保了闭环系统的全局鲁棒性和稳定性 .最后通过一个仿真例子进一步说明了该控制策略的可行性和有效性 .

基于多模型的自适应预测函数控制

作为第三代模型预测控制算法,预测函数控制已经在线性系统控制中取得了很好的效果,但应用于非线性对象还有一定局限性.针对现实中大量存在的非线性过程,提出了基于局部模型设计的预测函数控制器加上模型切换算法的多模型自适应预测函数控制器.通过计算机仿真应用于连续发酵过程,表明基于多模型的自适应预测函数控制器比常规的预测函数控制器具有更好的控制效果.

基于有限容量库所的离散事件系统的Petri网控制器综合——第1部分(英文)

针对由Petri网建模的离散事件系统 ,提出了一种新的控制器设计方法 .控制器是基于有限容量库所的概念构造而成的 ,并使被控对象在给定的一组线性不等式约束下运行 ,而给定的线性不等式约束是定义在库所标识上的 .控制器的综合利用了有限容量库所Petri网转换为 (普通 )无限容量库所Petri网的技术 .针对约束的不同情况 ,给出了相应的Petri网的控制器的设计方法 .

新型模糊预测PID控制在pH中和过程中的应用

利用自适应学习算法及模糊推理方法在线修正pH过程所得的局部线性化模型,同时基于广义预测控制(GPC)的思想和离散PID算法的相互关系,提出了一种以预测控制这类先进控制方法为思想,以经典PID控制为实现的新型控制器。其中,控制器的参数通过GPC与PID的相互关系递推计算得到。仿真研究表明本文所提出方法的可行性和有效性。

具有方差和极点约束的不确定系统鲁棒H_∞输出反馈控制

针对一类具有范数有界不确定性的连续系统和二次矩阵不等式区域,考虑系统具有方差和区域极点约束的输出反馈控制器设计问题．为此首先导出闭环系统区域稳定的充分必要条件．然后用线性矩阵不等式方法给出输出反馈控制器存在的一个充分条件．在此充分条件下闭环系统是鲁棒区域稳定的且具有H∞性能以及当干扰为白噪声信号时其稳态状态方差有限．接下来用矩阵分解方法给出输出反馈控制器增益矩阵的求解过程．最后通过一个仿真实例说明本文所提出的控制器设计方法的有效性．

基于有限容量库所的离散事件系统的Petri网控制器综合——第2部分(英文)

FCP方法的基本思想已在第一部分作了介绍 .第二部分给出了离散事件系统在最一般情况下约束的Petri网控制器的设计方法 ,并证明FCP方法是最大容许控制的 .此外 ,已有文献里的自动导航车辆协调系统的例子将被用来说明FCP方法所具有的优点和特点 .

不确定T-S模型的D-域极点约束鲁棒控制

对于具有两类不确定性的Takagi-Sugeno模糊非线性模型,运用二次稳定思想,提出使闭环系统的极点在各种允许的不确定性下始终在复平面上某个二次矩阵不等式区域D中的一个充分条件.基于这一条件和并行分布补偿技术,用线性矩阵不等式方法,设计全局鲁棒D-稳定控制器.最后通过质量弹簧阻尼系统给出了所述设计方法的仿真示例.

对角CARIMA模型多变量广义预测控制器系数直接算法

为了简化多变量广义预测控制MGPC的设计与实现,提出了对角CARIMA(Controlledautoregressiveintegratedmovingaverage)模型MGPC控制器系数的直接求解方法.利用多变量对角CARIMA模型直接递推得到了非常简洁的MGPC控制器,控制增量等于控制器系数与设定值、过程输入输出历史数据、模型预测误差历史数据的乘积,控制器系数只与模型参数和设计参数有关,控制器系数维数只由模型结构参数决定.避免了Diophantine方程的求解,减少了在线计算量,简化了MGPC控制器的实现.在一个DCS控制的非线性液位装置上的对比实验结果表明了该方法的有效性.

基于子空间辨识的模型预测控制策略及其应用

针对化工过程中普遍存在的非线性和时变特性,提出了一种基于递推子空间辨识的自适应预测控制策略.用子空间辨识法得到的预测模型作为初始模型,通过比较初始模型和在线更新模型的匹配误差,选择匹配误差较小的预测模型计算过程的输入,从而提高了模型精度.通过模拟移动床过程控制的仿真试验,表明该方法具有较强的鲁棒性和抗干扰能力.

网络控制系统的仿真平台设计

研究网络控制系统时,一项主要的研究内容是研究网络对控制系统性能的影响,基于此目的设计了网络控制系统仿真平台NCSS。该平台利用Matlab来构造实际对象模型,基于物理网络使用Windows套接字Winsock进行控制器与对象之间的通信。该平台可以方便地模拟实际对象的运行,并能够灵活地实现各种控制算法,为网络控制系统的分析与设计提供了较好的仿真环境。

离散时滞系统鲁棒无源控制

针对时变未知但范数有界不确定离散时滞系统,研究鲁棒无源控制问题,对于所有容许的不确定性和状态滞后,构造无记忆状态反馈控制器,使得系统同时满足稳定性和无源性要求.在状态空间下,基于Lyapunov稳定理论,用S-方法研究该鲁棒无源控制器的存在条件,通过一定的矩阵变换,将设计问题转化为线性矩阵不等式的可解性问题,从而使控制器的设计简单易行.进一步,引入无源化的损耗指标,提出相应的具有指定损耗指标的无源控制器设计方法.最后将该设计方法推广至多时滞情形.

基于PSO与LMI优化的非线性模型预测控制

将微粒群算法(PSO)与线性矩阵不等式(LMI)用于输入受限非线性预测控制器的设计,提出了基于PSO与LMI联合优化的非线性预测控制算法。算法采用双模控制策略,利用LMI离线优化确定终端不变区域,以扩大非线性优化的求解范围,降低算法的保守性。利用PSO在线优化求解非线性预测控制输入,以避免求解非线性规划问题,同时对算法的稳定性进行了分析。仿真结果表明了该算法是有效的、可行的。

一类非线性多时滞系统的模糊控制器设计

针对一类利用Takagi-Sugeno模糊模型构建的具有多时滞特征的非线性系统,研究其稳定性问题和参数化控制器设计方法.基于Lyapunov稳定性分析理论,采用状态反馈控制方法导出了稳定化模糊控制器存在的充分条件,并利用线性矩阵不等式方法将其转化为多变量的凸优化问题,从而给出了无记忆模糊控制器的设计和参数求解方法.数值仿真实验验证了这种控制器设计方法的有效性和理论结果的正确性.