冯少辉[1]2003年在《模型预测控制工程软件关键技术及应用研究》文中进行了进一步梳理本文面向工程应用，对模型预测控制工程软件的关键技术、算法以及它们在生产过程中的应用进行了深入研究。从模型预测控制工程软件的实现和实际需要出发研究了模型预测控制算法的模型预测、稳态优化技术、简化稳态优化计算的方法等等。针对两个实际工业过程通过特性分析给出了基于模型预测控制的控制方案并进行了应用和仿真研究。最后研究了基于MiniMax原理的PID控制器鲁棒参数整定。 本文的主要成果及创新包括： 1．介绍了自主开发的模型预测控制工程软件—FrontAPC的体系结构以及具有的特点。并在多变量模型预测控制基本算法描述的基础上给出了这些功能的实现形式。 2．在状态空间框架内，利用参数模型和非参数模型的结合，通过对模型预测和反馈校正的改进，作者给出了可以处理非稳定对象的模型预测控制改进算法。并对过程工业中经常遇到的大时间常数稳定系统和积分非稳定系统进行了仿真研究，对于大时间常数系统改进算法可以用更小的模型时域实现有效控制。对于积分对象改进算法也可以取得很好的控制品质。 3．作者系统地给出了可以满足多变量模型预测控制系统的多种控制要求：初始可行解判断、软约束调整、经济优化实现、克服多解等的基于二次规划的稳态优化技术。并尝试利用目标规划原理把多目标的稳态优化用一个单一的优化命题描述从而简化计算。 4．针对PTA生产中的浆料浓度控制系统，提出了非线性补偿+模型预测控制的控制策略，并且针对过阻尼系统使用单值模型预测控制进行控制，在控制品质变化不大的情况下单值模型预测控制算法计算速度更快、更容易实现、便于在DCS实现。该系统已投入现场运行5个月，取得显着的经济效益。 5．在进行溶剂脱水塔先进控制与优化研究时，根据溶剂脱水塔塔釜组分一定而且为两元精馏的特点给出了判断当前工作点是否最优的11 摘 要 方法，最后对溶剂脱水塔先进控制进行了分析和仿真。目前先进控 制系统投运工作正在进行之中。 6．PID基础控制回路控制品质的好坏会影响模型预测控制实施品质， 作者利用SQP算法对PID控制器进行了MiniMax意义下的鲁棒参 数整定研究。通过仿真可以发现利用合适的性能指标EISE，可以使 不确定范围内所有模型闭环响应的最差性能指标达到最好。仿真研 究表明这种方法十分有意义。
王跃宣[2]2003年在《先进控制策略与软件实现及应用研究》文中提出随着现代流程工业生产过程控制系统日趋大型化和复杂化，对生产过程的产品质量、生产效率、安全性以及对环境影响等的控制要求越来越严格，常规PID控制已难以甚至无法解决这些具有多变量、强非线性、高耦合性、时变和时滞等特性的复杂生产过程关键装置的控制问题，迫切需要新型控制策略的研究与应用开发。企业技术进步的需求和控制理论与计算机技术的快速发展，推动了先进控制策略及应用的深入研究与实践。网络与软件技术的发展正引发着新的过程控制技术革命。先进控制策略经过近几十年的发展，已在国外形成了许多商品化的先进控制软件并广泛投入实际应用。国内在先进控制策略与软件的开发和应用研究方面与国外仍存在着很大的差距。本文针对当前国内研发的先进控制软件所存在的不足，如可开发性、稳定性、可靠性较差，结构不够灵活，可重用程度低等问题，提出了用分布式组件技术改进传统的先进控制软件设计的研究和应用模式，在分析国外先进控制策略关键技术研究成果基础上，开展了基于多层分布式组件技术的先进控制软件设计方法与应用技术的研究工作。 论文总结了国内外有关复杂过程控制系统先进控制策略研究及其软件开发的经验，提出采用软测量技术、全局辨识技术和模型预测控制技术以及多层分布式组件化的先进控制软件设计模式，进行了有关理论基础的讨论和设计方法的研究，开发了适于复杂过程控制系统应用的通用软测量软件包、工业过程模型辨识软件包和预测控制软件包。研究成果已在工业现场获得成功应用。 本文的主要研究成果和内容可概括为以下几个主要方面： 1．在分析国内外近几年来有关复杂过程控制系统先进控制策略、控制技术和软件产品开发主流发展趋势的基础上，深入讨论了先进控制策略的理论基础，将先进控制策略的关键技术，包括软测量技术、模型辨识技术和模型预测控制技术等作为本文研究的重点目标； 2．在软测量技术研究方面，本文从实施软测量必须的数据预处理、辅助变量选择和建模等方面研究了相关的算法，引入增量法和主元分析法自动剔除有显着误差的数据，用FIR滤波和一阶滤波预处理数据，通过逐步回归方法实现辅助变量的自动选择，用改进BP算法、部分最小二乘算法和模糊神经网络算法进行软测量建模，并根据某化纤厂精对苯二甲酸(PTA)装置的工艺流程，研究了PTA工艺计算机理建模以及模型自校正问题，研究成果已在该过程控制系统技术改造中获得了成功的应用； 3．在复杂过程模型辨识和系统建模方法研究方面，本文引入一种全局辨识技术，能够基于输入／输出数据，利用局部辨识得到的模型信息，进一步建立了全局辨识模型和精确估计系统的数学模型。该模型更加逼近工业过程的真实特性，从而具有更好的实际应用价 摘要 值；4．在模型预测控制方面，本文分析了模型预测控制算法的基本原理以及控制算法，结合从 法国引进的Hiecon多变量预测控制技术，讨论了利用Hiecon预测控制策略解决约束多 变量过程的协调控制问题。5．在分布式组件技术研究方面，本文详细分析了其技术发展历史、主流模型、建模原理及 其在工业自动化中的应用基础，针对现有先进控制软件产品存在的不足，提出用多层分 布式组件化设计模式进行先进控制软件的研发。针对软测量技术在工程实施过程中遇到 的各类问题和功能需求上的反馈，同时考虑到工程应用和市场的前景，结合本文介绍的 软测量技术，以通用软测量软件包的研究开发与应用实施为主线，介绍了组件化软测量 软件包的设计原理、基本框架和特点，并给出了软测量软件各个组件的设计方案。该软 测量软件包在某化纤厂精对苯二甲酸（PTA）生产装置上获得了成功应用，其实际应用 效果验证了软件的有效性和可行性。6．在模型辨识与系统建模方面，研究开发的工业过程对象模型辨识软件，可在实际工业生 产环境下获得现场装置试验数据与支持实际工业过程的动态数学模型运算。本文采用了 基于参数方差的全局辨识技术，利用多层分布式组件技术研究建立了开放通用的分布式 组件化工业过程对象模型辨识软件APC－Glide，文中详细介绍了该软件的设计原理和方 案、应用框架、功能特点及其在工业过程中的应用，并在工业现场使用中验证了该全局 辨识算法及其辨识软件能够显着提高实际工业过程控制系统建模的效率。7．针对先进控制策略中应用最为广泛的模型预测控制技术，结合Hiecon算法，提出了基 于COM的多层分布式组件化先进控制软件包的设计思想，以先进控制软件的研究开发 与应用实施为主线，文中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。成功开发的先进控 制软件具有很好的开放性、伸缩性、可靠性和可维护性，产品化和工程化程度高。该先 进控制工程化软件包已经在企业过程控制技术改造中取得了显着的应用业绩。‘ 最后，在总结全文的基础上，提出了若干?
王德康[3]2001年在《分布式先进控制软件技术与应用》文中研究表明计算机网络与软件的快速发展带来了新一轮的技术革命。把先进的软件技术尽快地应用到先进控制软件的设计中是非常迫切和必须的，否则我们将被淘汰。国内在先进控制软件的开发与应用方面落后于国外很多，市场基本上被国外大公司所垄断。现有的先进控制软件产品主要存在如下一些局限：（1）功能单一，集成度低；（2）接口专用，开放性差；（3）结构死板，适应性差；（4）可重用程度低，稳定性差。利用革命性的软件技术设计先进控制软件是唯一的出路，这给我们带来了打破垄断的机会。本文则主要利用分布式组件技术研究了先进控制软件的设计开发与工程实施问题。 论文在总结和研究了主要的分布式组件技术COM/DCOM和OPC规范的基础上，提出了分布式组件化先进控制软件设计模式，设计开发了预测控制软件包和自整定软件包。另外，结合具体的研究课题基于JX-300X DCS系统设计开发了先进控制高级语言SCX及相应的软件；结合工程实际研究了自整定控制器克服负载扰动的有效技术。本文的主要成果在现场已经取得了大量的应用。本文的主要研究工作概括如下：1）首先详细地论述了分布式组件技术的发展历史，COM/DCOM组件模型 规范、原理及其在工业自动化中的应用。然后论述了COM技术在工业自 动化领域的着名应用—OPC规范的基本原理、制定的背景、应用框架及 其在工业自动化中的应用。提出利用COM/DCOM/OPC等技术设计具有 分布式、组件化特点的先进控制软件的主要思想。2）结合浙大中控从法国引进的Hiecon预测控制技术，设计开发了基于 COM/OPC技术的分布式组件化预测控制软件包APC-Hiecon。该软件包 功能强大，克服了传统软件的弊端，具有很好的开放性、伸缩性、可靠 性、可维护性，产品化程度高。该软件包已经在数十套大型装置上获得11 浙 江 人 学 四 上 学 泣 论 文 了成功应用。3）抗干扰性是控制器整定结果评价的重要指标。本文提出了利用有偏继电 器克服多变量系统自整定过程中的负载扰动。利用有偏继电器测试，结 合连续回路闭合自整定技术，可以得到精确的临界点参数井实现控制器 的参数整定。仿真表明给出的方法有效地克服了多变量系统自整定过程 中的负载扰动。4）控制器自整定技术是实用的先进控制技术。传统的自整定控制器缺少开 放、通用的应用平台，缺少辅助设计和仿真环境，这大大妨碍了自整定 技术在实际中的应用和自整定控制器的产品化。针对这一问题，本文利 用浙江大学先进控制研究所在自整定理论上多年的科研积累，提出并设 计了开放、通用的分布式组件化自整定软件包。该软件包提供了分布式 的应用框架和全面灵活的控制器参数整定方案，具有很好的开放性、通 用性、伸缩性和应用前景。5）高级语言是开发和实现先进控制策略的重要手段。在研究了先进控制高 级语言的设计与运行原理的基础上，基于SUPCON JX唱3X DCS集散 控制系统设计开发了SCX先进控制高级语言及其开发环境。该语言可以 实现包括各类典型先进控制策略在内的各种复杂控制方案。大量的实际 应用验证了SCX语言在实现高级控制算法方面具有劫能强大、实现方便、 运行稳定等优越性。 最后，在总结全文的基础上，提出了若干有待进一步深入研究和探索的问题。
张明[4]2007年在《基于OPC技术的预测控制软件包的研究与实现》文中指出计算机网络与软件的快速发展带来了新一轮的技术革命。把先进的软件技术尽快地应用到先进控制软件的设计中是非常迫切和必须的，否则我们将被淘汰。国内在先进控制软件的开发与应用方面落后于国外很多，市场基本上被国外大公司所垄断。现有的先进控制软件产品主要存在如下一些局限：(1)功能单一，集成度低；(2)接口专用，开放性差；(3)结构死板，适应性差；(5)可重用程度低，稳定性差。利用革命性的软件技术设计先进控制软件是唯一的出路，这给我们带来了打破垄断的机会。本文则主要利用OPC技术研究了先进控制软件的设计开发与工程实施问题。论文在总结和研究了主要的分布式组件技术COM／DCOM和OPC规范的基础上，提出了分布式组件化先进控制软件设计模式，设计开发了预测控制软件包。本文的主要研究工作概括如下：1)首先概述了分布式组件技术的发展历史，COM／DCOM组件模型规范、原理及其在工业自动化中的应用。然后论述了COM技术在工业自动化领域的着名应用OPC规范的基本原理、制定的背景、通讯方式、应用场合及OPC服务器与客户端运行环境的设置方法。提出利用OPC技术设计具有分布式、组件化特点的先进控制软件的主要思想。2)结合预测控制技术，设计开发了基于OPC技术的分布式组件化预测控制软包，提出了软件包的总体框架，及各个功能模块的设计思想。该软件包克服了传统软件的弊端，具有很好的开放性、伸缩性、可靠性，产品化程度高。3)对一类系统开环阶跃响应y-u曲线单调递增或递减的非线性情况，提出了模糊逻辑扩展DMC算法。4)以CENTUM CS1000为平台，非线性连续发酵过程为控制对象，进行仿真研究。应用OPC自动化接口规范实现客户端数据采集，并存入数据库中，同时应用模糊逻辑扩展DMC算法求解最佳控制器参数，最后将参数传送回控制系统。该软件包实现了OPC客户端接口软件、实时数据库软件以及预测控制软件的基本功能。最后，在总结全文的基础上，提出了若干有待进一步深入研究和探索的问题。
李鸿亮[5]2002年在《预测控制技术及其在流程工业中的应用研究》文中研究说明预测控制策略因其预测模型、滚动优化、反馈校正叁大特征符合工业过程控制的实际需要，因此自提出至今在理论和应用方面取得了长足的发展。而预测函数控制是预测控制领域中最新的研究方向之一，近年来，预测函数控制的应用已从最初的快速过程，如工业机器人的手臂控制、雷达跟踪控制等发展到慢速过程，如间歇反应过程的温度跟踪控制等，而且，在国内的应用也已呈逐步发展之趋势。本文主要从理论和应用两方面对预测控制方法进行了研究，理论方面主要是从预测函数控制的基本原理出发，研究了一般情况下的基于状态空间描述的预测函数控制策略，并通过计算机仿真验证了PFC算法比常规PID算法具有更好的鲁棒性和抗干扰性：在实际工业过程的应用上，又分为两类算法及软件的应用，预测函数控制策略及APC-PFC软件的应用主要以聚乙烯氯化过程的温度控制和青霉素发酵过程的PH值控制为主，多变量预测控制算法和APC-Hiecon软件的应用主要以扬子石化公司的液化气回收装置先进控制为主。主要研究工作集中于以下几个方面： 1．在阅读大量文献的基础上，从自动控制理论的发展历程入手，对先进控制及预测控制的的基本思想和发展状况进行了综述性描述，并结合我国流程工业的特点，切入到先进控制技术对我国流程工业发展所能发挥的作用这一主题； 2．详细讨论了基于状态空间描述的预测函数控制算法，从离散系统的结构、内模控制系统的特性出发，以阶跃函数为例，针对PFC系统的稳定性和鲁棒性进行了分析。通过仿真表明预测函数控制方法是一种计算简单、鲁棒性较强、抑制干扰能力好、控制精度高的控制策略； 3．预测控制从工业现场而来，又回到工业现场去解决实际的问题。因此任何一种预测控制方法都应该紧密地与实际工业过程结合起来，应用到实际工业过程中去。预测函数控制方法是近年来兴起的一种新型预测控制算法，本文详细介绍了预测函数控制工程化软件包APC-PFC，通过该技术在流程工业中的叁个应用实例，说明这种控制方法具有跟踪快速，控制精确，无超调等优点，明显优于传统的PID控制方法； 4．介绍了多变量预测控制技术及多变量预测控制软件包APC-Hiecon，通过 浙江大学硕士学位论文 该技术在流程工业中的应用实例，说明使用该技术控制多变量过程可最大 程度地保证控制系统的稳定性和支全性，优化过程工作点，有效地提高生 产率； 5．对下一步的研究工作从理论和应用两个角度作了相应的分析与探讨。
佚名[6]2010年在《自动化技术、计算机技术》文中指出TP12010031967Flash媒体服务器的优化部署/唐力,槐寅,陈震(清华大学自动化系)//清华大学学报(自然科学版).―2010,50(1).―5～8.越来越多的新型万维网(Web)应用开始提供在线音视频交流功能,而有效的Flash媒体服务器部署方案是提高服务质量的基础。该文给出了媒体服务器优化部署问题的数学模型,并证明即使用户需求和网络性能信息
刘富春[7]2003年在《多变量有约束模型预测控制算法及软件实现研究与应用》文中提出预测控制技术自70年代产生以来，以其优良的控制性能受到过程控制界的青睐。以预测控制技术为核心的多变量有约束控制软件包，更以其在应用中所显现的巨大经济效益而备受世人瞩目。相关文献仅仅介绍软件包的功能与应用，却很少涉及其技术细节。为了加快发展我国的工业控制技术，替代进口，开发出我们自己的先进控制软件，势在必行。 本文面向工程应用对我们自主开发的多变量模型预测控制工程软件FrontAPC的体系结构，算法，技术以及在过程控制中的应用进行了深入研究。从模型预测控制工程软件的实际需要出发对模型预测控制算法的模型预测、稳态优化算法，动态优化算法进行了研究。针对实际的两个工业过程，通过对其特性的分析，给出了基于模型预测控制的控制方案，并进行了应用和仿真研究。 本文的主要贡献包括： 1．介绍了我们自主开发的模型预测控制工程软件—FrontAPC的体系结构以及其具有的功能和特点。并给出了这些功能的实现形式。 2．在FrontAPC稳态优化部分，作者给出了一种多优先级稳态优化算法。 该算法充分考虑实际工程需要，根据工艺工程师定义的优先级依次满足优化目标，从而避免了将优先级不同的优化目标放到一个目标函数中所导致的多目标问题，并充分利用系统的自由度，保证了解的唯一性。 3．在FrontAPC动态优化部分，采用区间优化动态控制算法。该算法中，作者采用改进的预测模型来减小模型时域与消除截断误差，形式上采用区间控制防止操纵变量的频繁动作。并在算法中实现了漏斗技术与block技术，利用性能比来使得控制器调整简单直观。 4．作者给出了一种多变量有约束快速DMC算法，该算法与常规多变量有约束DMC算法比较，极大减小了计算负担，而性能上损失很少，可以在现有的DCS系统上进行二次开发，对于一些资金缺乏的工厂在现有DCS系统基础上实现先进控制很有实际意义。 5．介绍了模型预测控制在PTA装置中的应用。针对扬子石化PTA装置中摘要 的加氢反应浆料浓度控制系统，作者进行了系统分析，方案设计，测 试，辨识，以及预测控制器投运。作者还参与了溶剂脱水塔控制与优 化的，方案设计，测试，辨识，以及控制器投运，两项目己通过江苏 省科技厅鉴定，取得年经济效益1913.2万元。
参考文献：
[1]. 模型预测控制工程软件关键技术及应用研究[D]. 冯少辉. 浙江大学. 2003
[2]. 先进控制策略与软件实现及应用研究[D]. 王跃宣. 浙江大学. 2003
[3]. 分布式先进控制软件技术与应用[D]. 王德康. 浙江大学. 2001
[4]. 基于OPC技术的预测控制软件包的研究与实现[D]. 张明. 青岛科技大学. 2007
[5]. 预测控制技术及其在流程工业中的应用研究[D]. 李鸿亮. 浙江大学. 2002
[6]. 自动化技术、计算机技术[J]. 佚名. 中国无线电电子学文摘. 2010
[7]. 多变量有约束模型预测控制算法及软件实现研究与应用[D]. 刘富春. 浙江大学. 2003
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