浙江省东阳市某污水处理厂自控系统介绍

根据某污水处理厂的工艺特点 ,设计了一套计算机控制系统 ,采用了先进的控制策略进行pH的区间控制 ,从而降低了生产成本。目前该处理厂已经能经济可靠地运行 。

多模型集成的高炉炼铁智能控制专家系统

为达到高炉冶炼过程的最优控制,提出了高炉冶炼过程的多模型集成的专家系统.阐述了专家系统的各个组成部分:工艺计算机理模型、炉况诊断推理模型、系统优化参数模型、混合动力学机理和炉温控制方程.在保证炉况平稳运行的基础上,专家系统对几个主要运行参数进行了优化.同时通过对高炉冶炼过程混合动力学机理的分析,揭示了高炉炉温波动所隐含的非线性能耗规律,得到在不同生产目标状态下的最优操作区间.对复杂的生产状况做出准确的预测并给出了对应的控制措施,在实际应用中取得了增加产量和降低能耗的实际效果.

基于虚拟现实的流程工业过程模拟仿真系统

将虚拟现实技术与系统仿真技术相结合,建立了炼油企业虚拟现实过程模拟仿真平台,分析了仿真平台的结构设计与实现原理。介绍了一种基于虚拟现实的炼油企业过程模拟仿真算法,详细说明了该算法在虚拟现实仿真平台上的应用过程,包括重点装置动态模拟、罐区油品调合仿真、进出厂模拟等。虚拟现实仿真平台通过生产过程与数据的可视化呈现与人机交互以及现场应用,可以为炼油企业流程模拟仿真培训与生产过程三维可视化监控提供有效的支持。

基于时间Petri网和启发式搜索的柔性制造系统调度算法

利用库所延迟Petri网对柔性制造系统进行建模,在Petri网激发变迁生成的可达树中进行启发式搜索,求解最小完成时间调度策略,并改进了现有计算机器剩余时间的启发式函数,对剩余加工操作进行准确分类,以保证算法的最优性.为了提高算法的求解效率,改进后的启发式函数考虑了未产成操作的剩余时间,以使预测值更加准确并减少了计算量.同时,利用实验验证了所提出方法的正确性和有效性.

翼伞系统最优归航轨迹设计的敏感度分析方法

本文对三自由度翼伞系统归航轨迹优化问题进行了研究,采用控制变量参数化与时间尺度变换相结合的优化算法对翼伞系统的最优控制问题进行数值求解.该方法是基于灵敏度分析的优化算法,将控制量以及控制量转换时间转化为一系列参数优化问题同时进行求解.仿真结果表明,相对于基于两端边值优化算法而言,灵敏度分析法只需要正向积分进行求解,因而具有计算简单、耗时短等优点,其控制效果良好,距离偏差和方向偏差均满足实际需求,有效地提高了翼伞系统的着陆精度,验证了该优化算法的可行性.

统一混沌系统的最优控制

为了实现统一混沌系统的镇定控制,根据最小值原理为统一混沌系统设计了最优控制器,该控制器能将统一混沌系统的两个不稳定的平衡点镇定;针对控制作用施加的三个不同位置,推导了最优控制的三种不同的切换控制曲线;特别是针对控制作用施加在第三个方程时因混沌系统对初始条件的极端敏感性而造成的其中一个不稳定平衡点无法镇定的情形而引入逻辑判断环节以保证控制作用的正确加入时刻进行了说明。所得到的控制规律是bang-bang控制,通过施加闭环控制后对系统状态变化和系统相轨迹投影的仿真结果证明了所建议方法的正确性。

考虑生产成本和环境成本的蒸汽动力系统多目标运行优化

石化企业生产过程中污染性气体的排放问题日益引起人们的重视,生产过程进行用能调度运行优化时,需要兼顾节能降本和减少排放两个矛盾的优化目标。综合考虑能源设备、生产操作及大气污染物排放等因素,建立了蒸汽动力系统的多目标混合整数线性规划(MOMILP)模型,采用改进增广ε-约束法对生产成本和环境成本两个目标统筹进行优化,从而获取设备燃料配比和能源分配的优化调度方案。同时,以某石化企业蒸汽动力系统实例为背景,对不同环境收费标准下的生产调度方案进行细致对比和分析,结果验证了所用优化调度模型的有效性。

基于自调节粒子群算法的电力系统经济负荷分配

带阀点效应的经济负荷分配问题具有不连续、不可导、非凸、非线性的目标函数,同时还受到电力平衡和运行约束的制约,很难应用经典数学算法求解。针对忽略网损的经济负荷分配问题,文章提出了一种自调节粒子群算法,通过可行化调整机制保证解的可行性,同时采用自适应变异算子提高解的多样性,防止算法早熟收敛,提高算法的寻优速度。为验证算法的有效性,文中对多个经济负荷分配问题进行了测试,与其它智能算法的比较结果证明该算法可以有效找到可行解,避免陷入局部最优,能实现问题的快速求解。

制造执行系统功能体系结构

在总结现有制造执行系统(MES)体系结构的发展、特点和问题的基础上,提出了面向我国制造企业的MES功能体系结构。该功能体系结构以生产管理模型为中心,详细定义了该模型内部的主要功能及各功能之间的信息流;同时定义了维护管理、质量管理及库存管理这3类直接影响生产的主要功能模型,并给出其与生产管理模型之间的信息交互;此外,还定义了影响生产的其他功能模型,以保证该功能体系结构的可扩展性。最后,给出一个该功能体系结构用于实际指导我国流程工业MES软件产品的设计与应用的参考实例,从而说明该功能体系结构的实用性和完备性。

基于关键性能指标的流程行业制造执行系统评价体系

面向流程行业,根据制造执行系统的具体特点引入关键性能指标,提出了流程行业制造执行系统的关键性能指标概念定义和评价体系,从流程行业中的生产、质量、库存、维护和能源五大运行部分给出了相应的规范化关键性能指标。通过该评估体系用于实际指导石化行业能源消耗的应用实例,实现了对流程行业综合能耗的有效评估。

不确定连续非线性系统逆混沌反控制

针对一类非线性不确定系统的混沌反控制,提出非线性不确定系统鲁棒混沌反控制的逆系统方法.由微分跟随器、积分逆系统和滤波器实现自适应逆混沌反控制器.通过微分跟随器提取混沌参考系统状态和受控系统状态,依照跟踪性能要求设计期望的动态系统,借助逆系统理论得到受控系统确定阶的逆,考虑幅值、相位调整和噪声抑制的需要设计滤波器.该方法使受控系统状态跟踪已知混沌参考系统状态.结果表明,该方法输出微分跟随器对受控对象动态特性不确定性可以进行高精度实时提取,控制器设计不受李雅普诺夫指数配置求取和受控系统模型的约束.

基于攻击图的工控系统脆弱性量化方法

提出了一种基于攻击图的工控系统脆弱性量化研究方法.从工控系统中存在的漏洞利用难度和漏洞危害性两个维度出发,同时结合具体的工业系统中有关防御强度、攻击强度、物理损失、信息损失等方面,提出了一系列的脆弱性量化指标,制定了比较全面的等级划分标准.之后将量化指标与攻击图相结合,利用攻击过程中每一步的原子攻击期望来对可能存在的所有攻击路径进行脆弱性分析.最后以典型的锅炉控制系统作为实验背景进行了案例分析.实验结果表明,该方法能够较全面地分析工控系统中潜在的隐患威胁,科学合理地评估各条攻击路径的脆弱性,由此得到总攻击期望最大的攻击路径.

不确定连续非线性系统鲁棒混沌反控制

为了实现一类非线性系统的鲁棒混沌反控制,提出非线性不确定系统鲁棒混沌反控制的非线性比例积分微分控制(NPID)方法.该方法借助微分跟随器和数值微分环节分别提取驱动混沌动态系统和受控系统输出的微分信号,并在此基础上根据时间加权的误差绝对值积分(ITAE)最小的原则设计非线性比例积分微分控制器,使受控系统的输出能良好地跟踪驱动混沌系统输出,实现非线性不确定系统的鲁棒混沌反控制.将混沌反控制的适用范围由离散时间系统拓展到连续时间系统,由参数结构已知的线性稳定系统拓展到参数结构未知的非线性稳定和不稳定系统.分析和仿真结果表明,微分跟随器和数值微分环节可以对驱动混沌动态系统和受控系统的微分信号进行高精度实时提取,控制策略具有鲁棒性,控制器的设计具有不受李雅普诺夫指数配置求取困难和微分几何控制器设计计算复杂性的约束.

基于μC/OS和ARM的经纱张力嵌入式智能控制系统设计

分析了国内外织机现有的送经卷取控制系统,分析了本系统的原理、方案和软硬件架构。控制系统采用μC/OS-II作为实时操作系统,ARM7(S3C44B0)作为主控制器,由张力传感器实时测得经纱的张力,然后与设定值比较得到一偏差。根据这个偏差,通过控制器的智能模糊PID算法计算,形成闭环控制织机的送经量,使织机织出符合要求的布。

等离子体裂解煤工艺过程的三维仿真与可视化监控系统

将等离子体裂解煤的新工艺过程,利用三维仿真可视化技术建立了全流程的监控系统,通过采集生产实时数据,可以对生产过程进行三维可视化监控。该工艺过程监控系统的三个组成部分,包括三维建模环境、过程集成仿真系统与可视化监控平台,并且针对具体的工艺流程,详细说明了每个部分的原理与实现过程。该系统通过生产过程与数据的可视化呈现以及现场应用实例,可以为等离子体裂解煤工艺过程的流程模拟仿真培训与三维可视化的实时过程监控提供有效的支持。

线性离散时滞系统的Gl_2状态反馈控制

研究具有状态时滞的线性离散时不变系统的Gl2控制问题.基于简化的Gl2分析定理,Gl2控制问题被等价转化为H∞控制问题.通过LMI和构造Lyapunov函数,得到了Gl2性能的LMI表述.给出了使得时滞系统稳定且满足给定性能指标的无记忆Gl2状态反馈控制器存在的充分条件和设计方法.当系统具有独立范数有界扰动输入和全结构不确定性时,使用此方法设计得到的Gl2控制器比H∞控制器的保守性更小.算例验证了该方法的有效性.

基于LPV模型的燃料电池空气进气系统控制

质子交换膜燃料电池是一种通过氢气和氧气的电化学反应将化学能直接转化为电能的装置。提出一种改进的四阶燃料电池进气系统模型,分析了系统的约束性。针对系统模型所具有的非线性特性,提出建立线性变参数(LPV)模型用于对系统的控制。针对状态变量不可测的问题引入卡尔曼滤波器,同时通过可观性分析得出系统所需测量的最佳变量。在符合约束条件下设计基于线性变参数模型的状态空间模型预测控制器,控制空压机的工作电压保证氢气燃料的充分反应。仿真结果表明,基于LPV模型的模型预测控制器能够对空气进气系统进行有效的控制,且满足空压机喘振和阻塞边界等约束条件,与单模型预测控制相比具有更好的控制效果。

一种基于初始闭环系统的性能评估方法

基于初始闭环系统的输出方差和最小方差指标,提出了一种新的性能评估方法.在过程时滞变化的情况下,基于最小方差指标的评估可能会得到错误的结论,而新的方法可以避免这一缺点.扩展的性能指标以控制器投运后的初始状态作为零基准,能够更准确地反映操作工系统性能的变化,能够很好地替代最小方差指标.利用交互矩阵可将扩展指标推广到多变量系统的评估中,本文将这一算法应用于精馏塔过程的评估.精馏塔过程的仿真示例验证了方法的有效性,表明过程时滞变化时用扩展指标来进行评估更能反映系统性能的变化.

基于混合类电磁机制算法的混沌系统控制与同步

混沌系统控制与同步可通过优化方法设计控制律引导混沌系统轨道来实现.类电磁机制优化算法(EM)是模拟电磁场带电粒子间吸引-排斥行为机制的一种启发式搜索方法.目前还尚未在混沌系统控制与同步问题中得到应用.本文提出一种混合类电磁机制优化算法(HEM)用于求解该优化问题,该方法采用修改的类电磁机制算法(REM)与差分进化算法(DE)相融合平衡算法对解空间的全局探索和局部开发能力,基准函数测试表明混合算法改善了全局搜索能力及求解可靠性.在此基础上,采用HEM算法引导混沌系统的轨道,搜索施加于系统的小扰动使其轨迹在短时间内跟踪到目标区域:再将混沌系统的同步问题转化为在线轨道导引问题,采用HEM优化算法解决通过典型离散Henon映射为例,数值仿真结果表明了该方法是解决混沌系统控制与同步的一种有效方法.

基于稳定逆的非最小相位系统的迭代学习控制

针对迭代学习控制在非最小相位系统上应用效果差的缺点,根据最优化性能指标和非因果的稳定逆理论,提出了一种基于稳定逆的最优开闭环综合迭代学习控制,分析了学习律的收敛性并给出了此种非因果的学习律在实际应用中的运用方式.