模塊多變量廣義預測控制及應(yīng)用.pdf

1、現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展對過程控制提出了更高的要求，迫切需要解決多變量、多目標、有約束的動態(tài)優(yōu)化控制問題。 靜態(tài)模塊多變量控制可以顯式處理多目標有約束穩(wěn)態(tài)優(yōu)化控制問題，它采用模塊化的分層控制器結(jié)構(gòu)，按照優(yōu)先級順序?qū)⒏鱾€目標分配到相應(yīng)的模塊，每個模塊處理一個控制目標，按照字典序極小化方法由高到低依次滿足各個目標。這種結(jié)構(gòu)能清晰表達工程上的權(quán)衡和決策，符合工業(yè)過程控制的要求。 階梯式控制技術(shù)可以大大降低預測控制未來控制量計算的復雜度。

2、本文將模塊多變量控制與階梯式廣義預測控制相結(jié)合，提出模塊多變量廣義預測控制(MMGPC)，它能夠?qū)崿F(xiàn)動態(tài)模塊多變量優(yōu)化控制。動態(tài)模塊多變量控制能較好地處理現(xiàn)代工業(yè)過程迫切需要解決的多目標、有約束動態(tài)優(yōu)化控制問題；階梯式廣義預測控制則對大慣性、大時延、強干擾的過程對象有很好的控制效果，且魯棒性較強。兩者的結(jié)合使得模塊多變量廣義預測控制器在實際應(yīng)用中取得了較好的效果。 智能監(jiān)督級對于提升先進控制器的連續(xù)運行時間和投用率有重要意義。本

3、文從辨識監(jiān)督級和控制器監(jiān)督級兩方面總結(jié)了智能監(jiān)督級的研究現(xiàn)狀、研究內(nèi)容和任務(wù)，歸納并提出一般性的辨識監(jiān)督級和控制器監(jiān)督級的框架結(jié)構(gòu)。這種面向?qū)ο蟮哪K化監(jiān)督級結(jié)構(gòu)方便了監(jiān)督級的設(shè)計和重構(gòu)，對智能監(jiān)督級實例的設(shè)計有一定意義。 動態(tài)模塊多變量控制的應(yīng)用研究證實了它的優(yōu)良性能和實用價值。本文中的應(yīng)用研究包括三部分內(nèi)容： 1、電站鍋爐主蒸汽溫度的模塊多變量廣義預測控制 經(jīng)過對操作工藝的仔細分析可以發(fā)現(xiàn)，電站鍋爐主蒸汽溫度

4、控制實際上是一個多目標、有約束的優(yōu)化控制問題，模塊多變量廣義預測控制比其它只關(guān)注設(shè)定值目標的控制算法更接近問題的本原。 為了獲得被控對象的數(shù)學模型，本文將最小二乘法與相關(guān)系數(shù)法相結(jié)合，提出一種新的建模方法。它可以獲得模型階次、純滯后等模型結(jié)構(gòu)的信息，并辨識出模型系數(shù)。 2、多段冷激式氨合成塔全塔溫度的模塊多變量廣義預測控制 多段冷激式氨合成塔在我國合成氨工業(yè)中具有重要的地位。本文詳細分析了多段冷激式氨合成系統(tǒng)工藝

5、和溫度控制的特點與難點，根據(jù)分析結(jié)果設(shè)計了模塊多變量廣義預測控制器框架結(jié)構(gòu)，并對控制目標和控制量優(yōu)先級問題進行了討論。 為了模塊多變量廣義預測控制器的有效實施，本文還討論了以下問題：建模數(shù)據(jù)的獲取和模型辨識方法；多種前饋控制器的引入有助于控制器對各種強干擾的抑制；根據(jù)實際需要設(shè)計了控制器智能監(jiān)督級，有效地解決了模塊多變量控制器在線重構(gòu)、熱點檢測、控制器切換監(jiān)督等問題，確保了控制器的連續(xù)運行時間和投用率。 應(yīng)用效果表明，模

6、塊多變量廣義預測控制器在多段冷激式氨合成塔全塔溫度控制中取得了成功，控制精度達到了國內(nèi)領(lǐng)先的水平，對增加企業(yè)的經(jīng)濟效益具有現(xiàn)實意義。 3、線性低密度聚乙烯裝置的模塊多變量在線操作指導 通過對線性低密度聚乙烯反應(yīng)器關(guān)鍵控制系統(tǒng)的分析發(fā)現(xiàn)，聚乙烯反應(yīng)器催化劑加料量調(diào)節(jié)是一個多目標、多變量、有約束的操作優(yōu)化問題。本文采用模塊多變量優(yōu)化原理構(gòu)造了在線操作指導系統(tǒng)的一般性框架結(jié)構(gòu)，并根據(jù)線性低密度聚乙烯裝置催化劑加料量調(diào)節(jié)的特點，