控制系统性能评价与诊断研究

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1、ABSTRACT控制系统性能评价与诊断研究摘要当前，控制领域的研究主要集中在模型的辨识、控制器的设计、控制系统的鲁棒性等方面，而很少对运行中的控制器性能进行评价。事实上，很多控制器在实际运行时难以达到设计的性能要求。因此，如何从生产过程的日常运行数据中获得一些有关控制器的性能信息，从而能够早期识别、诊断控制器的性能问题是现场工艺和控制人员都很关心的问题。近年来，工业界对控制系统性能要求的提高极大地推动了控制器性能评价与诊断的研究。用最小方差准则来评价控制器的性能，仅需过程变量的常规闭环操作数据和过程的时间延迟特性。本文利用最小方差准则，给出了单变量

2、、多变量及串级控制回路的性能评价方法，并对工业中两个精馏塔控制系统的性能进行了分析。分析结果表明，最小方差准则是控制器性能评价方面的一个有效和可行的基准。本文重点是针对PID控制器的特征，对单回路PIE)控制系统和串级PID控制系统给出了系统的性能评价方法和诊断方法。利用最小方差准则得到二者的设定点跟踪性能和调节性能。并通过监测反馈回路振荡和响应迟钝来分析性能降低的原因以缩小原因诊断范围。仿真和液位控制实验说明该方法有效而简单。关键词：控制器，最小方差，性能评价，振荡监测，迟钝监测塑坚三兰竺查兰堡主堂堡堕苎RESEARCHOFCONTRoLSYST

3、EMPERFORMANCEASSESSMENTANDDIAGNOSISABSTRACTNowtheresearchofcontrolengineeringdomainmainlyfocusollmodelidentification、designofcontrollerandrobustnessofcontrol8yste】[IIs，etc．Littlehasbeendonetotheperformanceassessmentoftherunningcontrollers．Infact，manyrunningcontrollerscan’tachi

4、evethedesignindex．So，Itisaconcernedproblemforlocaltechniciansandcontrolengineersthathowtoobtaintheperformanceinformationofthecontrollersfromtheoperatingdatasothattheperformanceproblemcanberecognizedanddiagnosedearly．Recently,thedemandofhi【ghcontrolsystemperformancefromindustry

5、promotesthedevelopmentoftheresearchofcontrollerperformanceassessmemanddiagnosisrapimy-Onlyroutineclosed-loopoperatingdataandknowledgeoftheprocesstimedelayareneededusingminimumvarianceasabenchmarkincontrollerperformanceassessment．Controllerperformanceasaessmentalgorithmsbasedon

6、minimumvarianceforsingleloopcontrolsystem、multivariatecontrolsystemandcascadecontrolsystemalederivedinthepaper．Twoindustrialdistillationco]umnexamplesaregiventoillustratethemethodsofcontrolsystemperformanceassessment，andtheresultsrevealitsefficiencyandfeasibility．Themainresult

7、softhepaperarethesystemicperformanceassessmentanddiagnosismethodsforsinglePIDandcascadePIDconttolsystem．inwhichthesetpointtrackingandregulationperformanceareevaluatedusingminimumvarianceasabenchmark．Thedetectionmethodsofoscillationandsluggishnessinfeedbackcontrollooparegiven，i

8、nordertoreducethediagnosisrangeofpoorperformancecauses．Simula