先进控制技术在工业控制中的应用

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1、先进控制技术在工业控制中的应用摘要：现代复杂的工业生产过程，通过实施先进控制，可以大大提高工业生产过程操作和控制的稳定性，改善工业生产过程的动态性能，减少关键变量的运行波动幅度，使其更接近于优化目标值，从而将工业生产过程推向更接近装置约束边界条件下运行，最终达到增强工业生产过程的稳定性和安全性，保证产品质量的均匀性，提高目标产品的收率，提高生产装置的处理能力，降低生产过程运行成本以及减少环境污染等目的。　　关键词：工业控制APC稳定性　　　　所谓先进控制技术(AdvancedProcessControl，APC)

2、，是对那些不同于常规单回路控制，并比常规PID控制有更好控制效果的控制策略的统称。先进控制包括自适应控制、预测控制、模糊控制等。其设计思想是以多变量预估为核心，采用过程模型预测未来时刻的输出,用对象的实际输出与模型预测输出的差值修正过程模型,从而把若干个要控制的变量控制在一个希望的工控点上,把装置整体推向最佳状态。　　先进控制方法大多数都要求有相应的数学模型，而建立相应的可用的数学模型却并不容易。从控制工程和实际应用的角度来看，研究出一类兼有现代控制理论与经典PID的优点，不依赖被控对象的数学模型，保证系统闭环稳

3、定性，控制效果良好，算法简单的新型控制理论和算法，是当前自动控制理论研究的一个重要课题。　　1.先进控制技术的主要内容　　作为一个整体，先进控制系统应包括从数据采集、数学模型建立、先进控制策略到工程实施的全部内容。　　1.1数据的采集、处理和软测量技术　　利用大量的实测信息是先进控制的优势所在。由于来自工业生产现场的过程信息通常带有噪声，数据采集时应作滤波处理，采集到的数据还应进行过失误差的检测与识别和过程数据的有效性检验及数据调理工作。这是先进控制应用的重要保障。基于可测信息和模型，实时计算不可测量的变量，也即

4、软测量技术，是先进控制中不可缺少的内容，例如，汽油饱和蒸汽压，粗汽油干点、轻柴油倾点、催化裂化中的反应热、再生器的烧焦状况等，这些关系到产品质量的关键变量，由于质量仪表的缺乏或不可靠，无法获得实时的可靠在线信息，因此可采用神经X络模型和动态数学模型来推断估计。　　1.2多变量动态过程模型辨识技术　　获取对象的动态数学模型是实施先进控制的基础。对于复杂工业过程，需要强有力的工具便是软件，以便在删除一些过失虚假数据的基础上，把分段数据有机的组合起来，最终将实际工业生产环境下获得的现场装置实验数据，变为多输入多输出(M

5、IMO)动态数学模型。实际工业过程模型化是一项专门的技术，它涉及过程动态学、系统辨识、统计学以及人工智能等多种知识。　　1.3先进控制策略　　先进控制采用了合理的控制目标和控制结构，可更好的适应工业生产过程的需要。先进控制首先要解决个别重要过程变量控制性能的改善，主要采用单变量模型预测控制与原控制回路构成所谓“透明控制”的方式；其次要解决约束多变量过程的协调控制问题，主要采用带协调层的多变量预测控制策略；最后解决推断质量控制，利用软测量的结果实现闭环的质量卡边控制。涉及到的主要控制策略有模型预测控制、自适应控制、

6、推断控制，正在兴起与开发中的有模糊控制、神经控制、非线性控制和鲁棒控制。　　2.先进控制的特点及应用　　先进控制的主要特点是：1、与经典控制，如传统的PID策略不同，先进控制是一种基于模型的控制策略，如模型预测控制和推断控制等。2、先进控制通常用于处理复杂过程的控制问题，如多变量、强耦合、大时滞等生产过程的控制等。3、先进控制是建立在常规单回路控制之上的动态协调约束控制，可使控制系统适应实际工业生产过程动态特性和操作要求。4、先进控制的实现需要足够的计算能力作为支持平台。由于先进控制算法较复杂，它的实现必须有计算

7、机作支持。　　目前国内以石油化工行业为代表的各大企业纷纷启用先进控制技术。凭借改善过程动态控制的性能、减少过程变量的波动幅度、使生产装置在接近其约束边界的条件下运行（卡边操作）等优势，先进控制技术在石油化工行业获得广泛应用，大量工业装置在已有DCS的基础上配备了先进控制系统，大规模的模型预估控制和用于优化的非线性预估控制技术得到极大完善。　　近年来，世界上许多著名科研机构和公司也致力于APC的研究开发和应用。许多基于多变量模型预估控制技术的APC已经工程化并得到广泛应用。催化裂化装置实施APC的效益是最高的，其次

8、还有加氢裂化装置、常减压装置和油品调和。其中催化裂化装置采用APC的套数最多，效益最好。　　目前先进控制技术不但在理论上不断推出新的成果,而且在实际生产应用中也取得了令人瞩目的成绩。现在国内外已有很多优秀的先控产品供我们选择：如HoneyOC;FOXBORO的Connoisseur;ASPEN的DMC、浙江中控的APC－Adcon；洛阳石化工程公司开发的反应热先控技术以及