最优实验设计与Laplacian正则化的WNN的非线性预测控制

提出了基于最优实验设计与Laplacian正则化的自适应小波神经网络(Wavelet neural network,WNN)的非线性预测控制算法。该方法迭代地从WNN隐含节点候选集选取隐含小波神经元,并使用扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman filter,EKF)方法调整该节点参数。为了控制WNN的复杂度,提出采用Laplacian正则化和最优实验设计选择重要的WNN隐含节点,使用最小描述长度(Minimum description length,MDL)准则确定节点数量。使用在线基于Gustafson-kesscl(GK)的模糊满意聚类算法确定WNN初始参数值和权重更新策略,该策略具有直观性和物理意义。最后给出基于WNN线性化模型的预测函数控制方法。对工业焦化装置温度控制进行仿真,结果说明了算法的有效性。

多声道超声波气体流量计声平面安装角度对测量影响的模型仿真和实验研究

采用计算流体力学(CFD)方法,建立90°单弯管道内气体流动的仿真模型,获得管道内流场分布情况,通过对声路上每个网格内声波传播时间逐个累计的方式模拟超声波流量计原理计算渡越时间。搭建超声波气体流量计量实验系统,通过实验验证仿真结果。研究结果表明:在90°单弯管道下游,随直管段距离增加,多声道超声波气体流量计的计量偏差逐渐减小。以90°单弯管下游10D位置安装的六声道超声波流量计为例,声平面角度变化使计量相对误差发生变化。相对于与弯管平面平行或者垂直安装的方式,与弯管平面倾斜安装能有效避开流速分布的低速区,降低计量误差。在实际应用中,当管道内流场分布非对称时,多声道流量计声平面安装角度的变化会影响流量计量效果。在阻流件下游安装多声道超声波流量计,需根据流场分布特点选择适当的声平面安装角度,降低非对称流速分布对精度带来的影响。

基于Matlab7.0和组态王的先进过程控制算法实测平台

先进过程控制算法实测平台结合Matlab强大的工程计算能力和组态王采集实时数据的优势,利用更为可靠的OPC技术建立Matlab7.0与组态王之间的数据通讯。平台封装了Matlab与组态王之间的OPC数据通讯接口,使用方便简单,实现了Matlab下算法验证数据的实时获取,对先进控制算法的实测有很好的实用价值。

工业实时通讯网络(现场总线)的基础理论研究与现状(上)

分布式计算机系统的实时能力是由工业实时通讯网络 (现场总线 )保证的 .随着前者在工业应用中的逐渐普及 ,现场总线的通讯模型和实时性能的研究也开始日益重要 .按照对实时的支持来划分 ,现场总线主要分为事件触发方式和时间触发方式两大类 .其中 ,时间触发方式通常采用令牌来直接支持实时 .时间触发方式按照令牌的管理方式 ,进一步可以分为集中式令牌、分布式令牌和虚拟令牌三类 .在传统的通信网络的性能评价中 ,系统通过率和平均通信延迟等是最重要的性能评价指标 ,而且研究方法主要集中在排队论和随机过程等随机分析方法上 .然而 ,实时应用则强调满足每一个信息的时间要求 ,通常借鉴实时调度理论中的基本理论和分析方法 .在本篇 ,作者从分布式计算机系统中任务的通信特征、现场总线的实时要求和通讯模型 ,到相关的实时调度理论 ,给予了详细的阐述 .在下一篇 ,作者重点阐述如何利用实时调度理论来分析和改进FF和 World FIP,两个最受欢迎的现场总线协议 ,并且提出了相关的有待于解决的问题 ,例如 。

一种在线辨识扰动模型的MPC控制器及其在溶剂脱水塔装置中的应用

提出一种滚动时域伪线性回归(MHPLR)算法,不仅降低了算法对检测噪声的敏感程度,而且无须在线求解优化命题,计算负担小。利用MHPLR在线估计一个时间序列模型来描述DMC控制系统不可测扰动的动态特性。将对扰动的预报应用到DMC算法当中,以改善因原误差校正策略而导致的抗扰性能不佳的情况,并以状态空间形式给出了改进后DMC算法的表达式。将改进的DMC控制器应用到某公司的PTA溶剂脱水塔装置上,提升了控制品质,稳定了生产并降低了酸耗。算法的有效性得到了验证。

基于支持向量机α阶逆系统方法的非线性内模控制

为了提高传统逆系统方法的鲁棒性和抗干扰能力,提出了基于支持向量机α阶逆系统方法的非线性内模控制新方法．该方法利用支持向量机辨识非线性系统的α阶逆模型,并将其串连在原系统之前得到复合的伪线性系统．对求得的伪线性系统采用内模控制方法进行控制．仿真结果证明了该方法的有效性．理论分析和仿真结果均表明,该方法不依赖于系统的模型,且较一般的逆系统方法鲁棒稳定性好,设计简单,跟踪精度高,是解决非线性系统控制的一种可行的理论方法．

简化预测函数控制在重整反应加热炉中的应用

针对３０万吨工业催化重整装置的反应加热炉，采用鲁棒性强、易于工程实施的预测函数控制策略，在ＴＤＣ３０００上建立先进控制系统，实际运行取得理想的温度控制精度，节约了燃料气，稳定了产品质量。

支持向量机α阶逆系统控制——连续非线性系统

针对传统逆系统方法中逆模型难以建立的问题,提出了连续非线性系统基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)α阶的逆系统控制方法.该方法用具有径向基核函数(RBF)的LS-SVM,离线建立被控对象的静态非线性逆模型.由静态非线性逆模型外加若干表征非线性动态特性的积分器,构成了连续非线性系统的α阶逆系统.将得到的LS-SVMα阶逆系统串连在原系统之前,得到基本上线性化的伪线性系统,进而将复杂的非线性问题转化为线性问题.仿真结果表明,在没有被控对象先验知识的情况下,利用该方法能准确地建立连续非线性系统的逆模型.基于SVM的α阶逆系统方法适应于较一般的连续非线性系统,且具有良好的控制性能.

一类混杂系统建模和优化控制的研究

为解决混杂系统优化控制的计算复杂性问题,针对结合逻辑规则的工业过程混杂模型,采用结合约束程序的混合整数非线性规划算法,求解这种混杂模型的优化控制。计算实例表明,通过混杂建模方法,可以充分利用工业对象的机理模型以及操作工经验或专家经验,建立系统的更精确模型;结合约束程序混合整数非线性规划算法可以较迅速地求解混杂模型优化控制问题,从而使该方法可以用于工业过程实时控制中。

具有不确定需求的混杂系统的生产与维修控制

针对不可靠生产环境,在需求不确定并且有可能存在需求大于生产的一般性情况下,探讨了系统生产与维修的控制问题,提出了一种考虑追加生产能力的具有较强即时动态特性的复合三阈值控制策略.通过将有限时域上的问题分解到无限时域上的简化方法,在给出了相应阈值求解方法的同时,也建议了一种近似最优的复合单阈值控制策略.仿真结果说明及验证了各控制策略及方法.

工业实时通讯网络(现场总线)的基础理论研究与现状(下)

现场总线的实时能力是分布式计算机系统实时性能的根本保证 .围绕这一主题 ,作者详细地论述了如何利用现场总线来支持实时通信 .在上一篇 ,作者从多个方面对有关现场总线的实时能力进行了全面的阐述 .在本篇 ,作者从 MAC层协议的时态特征入手对 FF和 World FIP的实时能力进行了细致的分析 ,并且针对协议中的缺陷提出了改进方案 .FF和 World FIP均明确区分周期信息和非周期信息 ,并且利用集中式令牌和分布式管理这两类信息 .为了充分利用这两类令牌 ,作者对调度表的结构和规模、调度算法及其可调度性分析、令牌运行周期的设定等方面的研究进展和未来研究进行了详细阐述 .最后 ,通过分析工业应用对实时的实际要求 ,作者提出采用实时服务质量来建立统一的性能评价体系 ,来克服现有方法的局限性 .

空气重介流化床的基于逆系统方法的内模控制

为了提高大型空气重介流化床(ADMFB)的鲁棒性和抗干扰能力,提出了基于人工神经网络(ANN)逆系统方法的内模控制.在分析ADMFB系统可逆性的基础上,该方法利用ANN辨识得到的原系统逆模型与原系统相串连,运用逆系统方法的思想,将该多变量、非线性、强耦合的系统通过反馈线性化,解耦成多个相互独立的单输入单输出(SISO)的伪线性子系统,对求得的伪线性系统采用该方法进行控制.ADMFB的仿真结果表明,该方法不依赖于系统的精确数学模型,对恒值扰动具有良好的抑制能力,并当非线性参数发生变化或逆系统存在建模误差时,由该方法设计的闭环系统均具有良好的鲁棒稳定性.

一种基于2次核函数支持向量机的多步预测控制算法

提出了一种基于2次多项式核函数支持向量机的多步预测控制方法。通过黑箱辨识和线性化技术得到非线性系统的近似模型,根据预测控制机理,最小化滚动时域的二次型目标函数,利用模型算法控制的方法得到控制器的解析输出。通过一个标准预测模型和一个工业用连续搅拌槽式反应器的模型仿真验证了该控制器的性能,仿真结果表明:该控制器有着良好的预测性能。

FF现场总线控制系统的质量要求及其实现技术

通过对临界实时安全系统质量要求的分析 ,提出了FF现场总线控制系统的质量要求 ,并结合FF的特点给出了满足质量要求的实现技术。利用FF的冗余技术实现了FF现场总线控制系统的系统级、回路级和仪表级的容错。利用FF的失效安全机制 ,使FF在出现不可避免的错误时仍然能够提供最低限度功能 。

预防阈值控制策略及其实现

对机器故障为一般概率分布的不可靠制造系统，提出一种预防阈值控制策略和实现这一控制策略的参数优化方法．应用扰动分析法得到性能指标对控制参数的灵敏度估计，并证明了估计的无偏性，又利用随机逼近技术优化控制参数．

滑模控制方法在硬盘磁头定位控制中的应用

对硬盘驱动伺服系统应用了滑模控制系统,包括采用近似时间最优控制的寻道控制及基于滑模控制的跟踪控制;为了调节系统快速到达稳态的时间并削弱抖振对于硬盘磁头系统的影响,设计了一种新的随时间变化的离散趋近律的滑模控制策略,引入二次型李亚普诺夫函数证明滑模面的到达性及渐近稳定性;通过仿真验证了该改进离散趋近律在寻道跟踪控制过程中的快速性。

基于一般模型控制的高纯内部热耦合精馏策略

内部热耦合精馏塔(ITCDIC)是精馏节能控制的一个前沿。本文提出了一种基于一般模型控制(GMC)的内部热耦合精馏塔的先控策略,以解决导致传统线性控制策略难以得到较好控制效果的高纯下内部热耦合精馏塔的非线性。以苯-甲苯物系作为研究实例,对所提出的高纯ITCDIC控制策略进行了详细研究。设定值改变和过程扰动下的控制品质表明了所提出的高纯ITCDIC的GMC控制策略的切实有效性。

新型输入加权预测控制器

提出一种新型输入加权预测控制器 ,通过对控制输入进行柔化和滤波处理 ,使实际实施的控制量为现时和现时对未来控制时域长度预测控制量的加权平均 ,从而大大减小控制输入的震荡 ,具有较快的响应能力。通过对其结构的分析可知 ,该控制器具有滤波功能 ,能有效抑制模型误差的影响和控制量的震荡 ,克服了文献 [1]需要在线记忆预测控制输入的缺点 ,不仅简化了算法 ,而且大大减少了系统的记忆容量。

控制回路性能评价方法及在PTA生产装置的应用

针对工业现场扰动具有噪声大、易频发、时变的特点,将遗忘因子引入到控制回路性能评价的辨识过程中,提出一种改进的基于最小方差准则的性能评价方法.与传统的方法相比,带遗忘因子的辨识方法不仅能够考虑历史数据的影响,而且能够突出新数据提供的信息量.通过引入遗忘因子参数,能够防止数据饱和,并提高在工业过程时变扰动下控制性能评估的准确性和稳定性.该方法在仿真实验和工业PTA生产应用中得到了论证,结果表明,该方法能够为工业控制回路提供一个准确的性能评价指标,有效指导操作人员对潜在的问题回路进行优化调整,实现生产的平稳运行.

一类动态矩阵控制系统的内稳定性

由于预测控制采用了多步预测和有限时域的滚动优化 ,使得预测控制系统的稳定性分析非常困难 .Xi Y在文献 [1]中针对一类阶跃响应单调递增的控制对象 ,当建模时域等于预测时域且控制时域为1时 ,证明了动态矩阵控制 ( DMC)系统的稳定性 .在文献 [1]的基础上 ,对于一类阶跃响应单调递增且为凸的控制对象 ,当取 DMC控制器的优化时域、控制时域和建模时域相同时 ,采用内模控制原理证明了控制系统的内稳定性 .