化工过程安全运行信息物理融合系统模型

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1、广东工业大学硕±学位论文（工学硕：ｔ）化工过程安全运行信息物理融合系统模型刘兰英二〇—六年五月．分类号；Ｕ６６４８２学校代号：１１８４５ＵＤＣ；２１１１３０４０６３：密级：学号广东工业大学硕±学位论文（工学硕±）化王过程安全运行信息物理融合系统模型刘兰英指导教师姓名、职称；何小敏副教授学科（专业）或领域名称：控制科学与工程学生所属学院：自动化学院论文答辩日期：２０１６年５月３１日ＡＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎＳｕｂｍｉ行ｅｄｔｏＧｕａｐｇｄｏｎｇ

2、ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒｔｈｅＤｅｇｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒ（ＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅ）－ＣｂｅｒＰｈｓｉｃａｌＳｓｔｅｍｍｏｄｅｌｆｏｒｔｈｅｓａｆｅｏｅｒａｔｉｏｎｏｆｙｙｙｐｃｈｅｍｉｃａｌｒｏｃｅｓｓｐＣａｎｄｉｄａｔｅ：ＬｉｕＬａｎｉｎｙｇＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒ：ＡｓｓｏｃｉａｔｅＰｒｏｆｅｓｓｏｒＨｅＸｉａｏｍｉｎＭａｙ２０１６ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＧｕａｎｇｄｏ

3、ｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＧｕａｎｚｈｏｕＧｕａｎｄｏｎＰ民Ｃｈｉｎａ５１０００６．．ｇ，ｇｇ，，巧要摘要ｂｅｒ－信息物理融合系统（ＣｙＰｈｙｓｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓＣＰＳ是将计算单元与物理单元通过，）新型通信网络高度集成的复杂系统，嵌入式计算机与网络通过反馈回路监视和控制物理过程。ＣＰＳ是信息空间和物理空，在反馈回路中物理进程与信息进程相互影响间交集，而不是并集，不能将计算和物理组件独立开来，信息空间和物理空间的融合是提高ＣＰＳ融合度的关键，实现许多大型复

4、杂系统的实时感知、动态控制。。信息物理融合系统是广泛应用于各领域的新兴技术目前，对ＣＰＳ的设计和实施难度不断增加，预计ＣＰＳ会在即将到来的嵌入式系统起到至关重要作用。将信息物理融合系统应用在化工过程安全运行中是我国未来化工生产过程的发展趋势，致。力于提髙化工生产过程安全性为达到系统安全性，需根据化工过程特点设计具有、实时性的模型、自主性，能使化工过程实时监测、传输预测、自主解决化工故障。本文主要目的是利用信息物理融合系统为化工过程的安全运行提供解决方案。本文借助感知控制论具有的层次特性和自主性对化

5、工过程安全运行的信息物理融合系统进行建模与分析一。因为化工过程安全运行的信息物理融合系统是个对实时性、安全性和自主性要求非常髙的系统，所Ｗ本文利用感知按制论的将性设计具有对物理世界实时感知、自主性高及由多个层级组织起来的跟人类的感知控制模式类似的ＣＰＳ系统模型。并针对化工过程对安全性的高需求，本文对化工过程安全运行的信息物理融合系统模型涉及的关键技术进行分析，其中为了对化工过程实现安全运行和实时性，对化工过程安全运行的信息物理融合系统模型的传感器感知技术、协同预测故障诊断技术和模型的实时性进行详细

6、分析。针对环己烧无催化氧化过程的复杂性与危险性的特点，本文将提出的化工过程安全运行的信息物理融合系统模型运用到环己烧无催化氧化过程中提出环己烧无催化氧化过程的信息物理融合监控系统模型，并对模型中的物理空间和信息空间进行分析，最后运用本文设计的模型关键技术对环己烧无催化氧化过程的安全性进行分析。验证该系统模型可Ｗ用于化工过程，改善了化工过程的安全性。关键词：信息物理融合系统；化工过程；感知控制；化工故障；协同故障诊断Ｉ广东工业大学硕±学位论文ＡＢＳＴＲＡＣＴｅｒ－Ｃｙｂｐｈｓｉｃａｌｓ

7、ｓｔ：ｅｍｓｉｓａｃｏｍｌｅｘｆｕｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍｏｆｈｓｉｃａｌｏｂｅｃｔｓａｎｄｙｙｐｐｙｊｍｕｔ．ｅｄｄｅｄｃｏｍｃｏｐｉｎｇｕ打ｉｔｔｈｒｏｕｇｈｎｅｗｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｅｑｕｉｐｍｅｎｔＥｍｂｐｕｔｅｒｓａｎｄ打ｅｔｗｏｒｋｓｔｈｒｏｕｇｈａｆｅｅｄｂａｃｋｌｏｏｐｔｏｍｏｎｉｔｏｒａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｈｙｓｉｃａｌｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｄｔｈｅｐｐｈｙｓｉｃａｌｒｏｃｅｓｓａ打ｄｃｂｅｒｒｏｃｅｓｓｉｎ化ｒａｃｔ

8、ｉｎ化ｅｆｅｅｄｂａｃｋｌｏｏｐ．ＣＰＳｔｈｅｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎｐｙｐｏｆｃｙｂｅｒａｎｄｐｈｙｓｉｃａｌｓｐａｃｅ，ｎｏｔｔｈｅｕｎｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｐｈｙｓｉｃａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓａｎｄｃｏｍｐｕｔｉｎｇｃｏｍｏｎｅ打ｔｓ