過程控制系統(tǒng)及儀表(第3版)：14-12第8章_先進(jìn)控制系統(tǒng)介紹-wenkub
2023-05-21 15:15:42 本頁面
【正文】 變量相關(guān)的一組可測變量，構(gòu)造某種以可測變量為輸入、被估計(jì)變量為輸出的數(shù)學(xué)模型，用計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)這些過程變量的估計(jì)。 ?許多復(fù)雜、多變量、時變的關(guān)鍵變量的控制，常規(guī)PID已不能勝任，因此，先進(jìn)控制受到了廣泛關(guān)注。1 書名 :過程控制系統(tǒng)及儀表 (第 3版 ) 出版社 : 大連理工大學(xué)出版社 。 4 ? 先進(jìn)過程控制 (APC， Advanced Process Control)技術(shù)， 是指不同于常規(guī) PID，具有比常規(guī) PID控制更好控制效果的控制策略的統(tǒng)稱。也成為“軟儀表”，“軟傳感器”。 ? 方法二：主元分析法，可利用現(xiàn)場歷史數(shù)據(jù)作統(tǒng)計(jì)分析計(jì)算，將原始輔助變量與被測量變量的關(guān)聯(lián)度排序，實(shí)現(xiàn)變量精選。 ?為了保證軟測量精度，數(shù)據(jù)的正確性和可靠性十分重要，因此現(xiàn)場數(shù)據(jù)必須經(jīng)過顯著誤差檢測和數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性?？沙浞掷眠^程知識，依據(jù)過程機(jī)理，有較大的適用范圍。 12 ?當(dāng)對象特征發(fā)生較大變化，軟測量經(jīng)過在線學(xué)習(xí)無法保證預(yù)估精度時，須利用測量器運(yùn)算所累積的歷史數(shù)據(jù)，進(jìn)行模型更新或在線校正。 ?短期學(xué)習(xí)算法簡單，學(xué)習(xí)速度快，便于實(shí)時應(yīng)用。 ?衡量純滯后常采用純滯后時間 τ和時間常數(shù) T之比。 15 ?為實(shí)施 Smith預(yù)估補(bǔ)償控制，必須求取補(bǔ)償器的數(shù)學(xué)模型。 16 ?Smith預(yù)估補(bǔ)償控制是基于模型已知的情況下進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)Smith預(yù)估補(bǔ)償控制必須已知動態(tài)模型，即過程數(shù)學(xué)關(guān)系和純滯后時間。當(dāng)過程參數(shù)變化 10％～ 15％時，預(yù)估補(bǔ)償就失去了良好的控制效果。 ?這種情況，稱兩個控制回路間存在耦合。 （ 2）整定控制器參數(shù)，減小系統(tǒng)關(guān)聯(lián) ?具體實(shí)現(xiàn)方法：通過整定控制器參數(shù)，把兩個回路中次要系統(tǒng)的比例度和積分時間放大，使它受到干擾作用后，反應(yīng)適當(dāng)緩慢一些，調(diào)節(jié)過程長一些，這樣可達(dá)到減少關(guān)聯(lián)的目的。 ?采用減少控制回路的方法來解決。 23 預(yù)測控制 ? 模型預(yù)測控制（ MPC）是在工業(yè)過程控制實(shí)踐中產(chǎn)生和發(fā)展起來的。 24 ? 預(yù)測控制的基本出發(fā)點(diǎn)與傳統(tǒng) PID控制不同。 圖 86 預(yù)測控制的基本結(jié)構(gòu) 26 (1)預(yù)測模型 ?預(yù)測控制需要描述系統(tǒng)動態(tài)行為的模型，稱為預(yù)測模型。 27 (2)反饋校正 圖 86 預(yù)測控制的基本結(jié)構(gòu) 28 (2)反饋校正 ?在預(yù)測控制中，采用預(yù)測模型進(jìn)行過程輸出值的預(yù)估只是一種理想方式。 29 (3)滾動優(yōu)化 ?預(yù)測控制是一種優(yōu)化控制算法，通過某一性能指標(biāo)的最優(yōu)化來確定未來的控制作用。 30 (4)參考軌線 ?在預(yù)測控制中，為使過程避免出現(xiàn)輸入和輸出的急劇變化，往往要求過程輸出沿著一條所期望的、平緩的曲線達(dá)到設(shè)定值。 ?這些優(yōu)點(diǎn)使預(yù)測控制更加符合工業(yè)過程的實(shí)際要求，這是 PID控制無法相比的。 32 ?第三代預(yù)測控制軟件包 ?主要有：美國 DMC公司的 DMC, Setpoint公司的IDCOMM,SMCA, Honeywell 公司的 RMPCT, Aspen公司的 DMCPLUS，法國 Adersa公司的 PFC，加拿大 Treiber Controls公司的 OPC等，成功應(yīng)用于石油化工的催化裂化、常減壓、連續(xù)重整、延遲焦化、加氫裂化等重要裝置。對于這類生產(chǎn)過程，采用之前介紹的 PID常規(guī)控制方案往往不能獲得令人滿意的控制效果，甚至還可能導(dǎo)致整個系統(tǒng)失控。 ?一個自適應(yīng)控制系統(tǒng)至少應(yīng)包含有以下三個部分： 一是具有一個檢測或估計(jì)環(huán)節(jié) ， 目的是監(jiān)視整個過程和環(huán)境 ， 并能對消除噪聲后的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分類 。 這類控制的典型特征是參考模型與被控系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行，參考模型表示了控制系統(tǒng)的性能要求。 模糊推理判決 計(jì)算出 控制量 手動控制 + 傳感器 測量的 當(dāng)前值 手動控制和模糊控制的比較 39 ?首先根據(jù)操作人員手動控制的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出一套完整的控制規(guī)則，再根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)，經(jīng)過模糊推理、模糊判決等運(yùn)算，求出控制量，實(shí)現(xiàn)對被控對象的控制。 ?1974年 英國工程師 （ ）馬丹尼將模糊集合理論應(yīng)用于鍋爐和蒸汽機(jī)的控制，獲得成功，模糊數(shù)學(xué)走向應(yīng)用，取名模糊控制。 ?自組織模糊控制：某些規(guī)則和參數(shù)可修改，可對一類對象進(jìn)行控制。 元素屬于模糊集合的程度用隸屬度或模糊度來表示。 計(jì)算隸屬度的函數(shù)稱為 隸屬函數(shù) 。 x1, x2:模糊控制的輸入 (精確量 )。 y:對象的輸出。但是，對于工藝技術(shù)人員來說，主要關(guān)心的問題是控制系統(tǒng)和儀表的基本原理及其應(yīng)用特性。突出重點(diǎn)，注重實(shí)用是 《 過程控制系統(tǒng)及儀表 (第 3版 )》 的第三個特色。 過程控制系統(tǒng)和儀表涉及的領(lǐng)域十分廣闊，研究內(nèi)容也極其豐富。 ? 了解軟測量技術(shù) ， 時滯補(bǔ)償控制 ， 解耦控制 ，預(yù)測控制 ， 自適應(yīng)控制 ， 模糊控制的基本概念 。 U:經(jīng)過模糊控制規(guī)則和近似推理后得出的模糊控制量。 ()A x?()Aix?44 (1) 向量表示法 (2) 扎德表
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