文档介绍：中国科学院自动化研究所
博士学位论文
复杂工业过程新型先进控制方法研究
姓名:王宇红
申请学位级别:博士
专业:控制理论与控制工程
指导教师:高东杰;黄德先
20040510
——~一中文摘要妓莒治隽鞒坦ひ抵写嬖诨煸犹匦缘幕∩希芯苛嘶旌下呒低辰准则,并利用混合逻辑动态系统建模方法建立了一个实验装置的P汀程工业的连续操作的特点,提出了一种攵砸焕嗑哂懈叨确窍咝院退婊匦缘亩韵螅岢隽吮渲芷诘ブ抵悄在此基础上对被控变量变化趋势进行预报,并能精确计算出控制作用。基于针对日益复杂的生产过程及其对控制的超常要求,本论文研究并提出了几种新型预测控制方法,较好地解决了非线性系统和混合逻辑动态系统中的难控问题,仿真和实际应用表明本文所提方法的有效性。本文的研究的丰要谘芯炕诔叨群男〔ㄉ窬绲幕∩希状谓〔ㄉ窬奥应用到复杂青霉素发酵过程的软测量建模与预测控制中,仿真结果和应用结果表明小波神经网络在生化过程中具有』。ǖ挠τ们熬啊支持向量机理论引入流程工业预测控制中,,并在一个复杂的聚酯生产过程上进行了仿真验证,结果表明所提算法在小样本建模情况卜模方法,提出了在将逻辑命题转化为混合整数线性不等式时转换方法的选取攵栽げ饪刂浦械牟豢尚泻陀畔燃段侍猓没旌下呒低车母念,提出了一种基于输入输出模型的混杂预测控制方法,有效地处理了预测控制约束不可行与优先级问题。通过将约束优先级表示为命题逻辑并将命题逻辑转化为整数不等式约束,从而可将约束不可行和优先级问题转化为统一的预测控制求解问题。在保证高优先级的约束满足的同时能最大化低优先级约束的满足数目。针对该方法求解过程中遇到的混合整数求解问题,根据流制实时性的要求。混杂预测控制方法在化工过程中得到了仿真验证,仿真结果表明该算法使系统控制性能得到了很大的改善。预测控制方法,引入“过程容量”的概念,对“过程容量”变化率进行估计,专家知识和模糊规则的变周期控制,避免了传统控制算法无论是否得到了正确的测量信息,都必须盲目地送出控制作用的弊端。该控制策略在常减压装置晒Φ氐玫搅耸导视τ茫⑷〉昧肆己玫目刂菩Ч非线性预测控制,小波神经网络,支持向量机,混杂系统,内容和取得的创新之处体现在以下几个方面:就能取得良好的控制效果。蠼夥椒ɡ绰憧关键词:
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毖一至覃独创性声明关于论文使用授权的说明签名:至霉的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所羅辏本人完全了解中国科学院自动化研究所有关保留、使用学位论文的规定,即:中国科学院自动化研究所有权保留送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅;可以公布论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑本人声明所成交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得做的任何贡献均己在论文中作了明确地说明并表示了谢意。导师签名:期签名日期:日々牛.、』。’
,随着过程非线性程度和复杂程度的加深,预测本论文针对日益复杂的生产:过程及其对控制的超常要求,研究流程工业中预测控制技术的新算法,具有实际系统背景。本章介绍论文的研究背景和意义,对预测控制在流程工业中的应用进行了综述,在分析系统复杂性的基础上给出了本文的技术路线。最后介绍了本文的研究内容安排。自流程业形成大规模连续生产以来,自动控制就成为保证产品质量,提高产率的不可缺少的一部份。在过去的二十多年时间里,先进控制技术连续工业生产过程取得了显著的成果‘诹鞒坦ひ担τ米钗3晒Φ募际踟疑是预测控制技术【】】【】。年代末出现的基于模型的预测控制算法标志着先进控制在生产过程中实际应用的开始。经过多年的努力,基于模型的预测控制目前已被工业界所认可,得到推广和应用。在现代流程工业中,工业生产向着大型化和综合化发展,产品的更新换代以及对产品质量和性能的越来越高的要求,预测控制技术需要面对的是越来越复杂的过程系统。从理论分析和实际应用角度看,这种复杂性表现在三个方面。げ饪刂频挠τ梅段П涔悖娑缘墓淘嚼丛礁丛印预测控制的应用在流程工业无疑取得了巨大的成功,但大部分的成功应用控制的应用变得越来越少,这可以用图来表示悔“。从图可以看出,在流程工业中,尚有许多过程还没有应用预测控制,这些过程具有高度非线性、严重的时变性和随机性特点。以青霉素发酵过程为例,这是一个间歇式生产过程”。青霉索是微生物次级代谢的产物,在青霉索的生产过程中伴随着