浙江省自然科学基金(LY13B060005)
- 作品数：9 被引量：21H指数：3
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- 基于鲁棒模型与分层递阶控制的工艺与控制系统集成设计研究
- 2017年
- 化工过程工艺与控制系统的集成设计研究越来越受到国内外工艺设计和过程控制领域研究人员的重视,与传统的分步序贯设计相比,集成设计可获得经济性能和动态性能更优的化工过程。考虑到工业过程中广泛采用先进控制与常规控制分层递阶控制结构,提出了一种基于鲁棒模型和分层递阶控制策略的过程工艺与控制系统集成设计方法。其核心思想是将设计对象和常规控制器构成广义对象,通过辨识得到先进控制与广义对象组成的闭环过程状态空间不确定模型,基于该模型以及二次李雅普诺夫函数可估计所设计工艺过程在外部扰动作用下的最坏情况。该方法将集成设计问题转化成一个非线性规划问题,避免了求解集成优化问题常用的动态优化方法,并最终得到经济性能和动态性能良好的工艺设计参数与控制器参数。案例研究证明了方法的可行性。
- 周猛飞叶尧陶飞徐秀慧蔡亦军潘海天
- 关键词：分层递阶控制不确定性
- 基于鲁棒模型优化的工艺设计与控制系统集成被引量：1
- 2016年
- 采用一种基于鲁棒模型优化方法求解工艺设计与控制集成问题,其核心思想是采用参数不确定状态空间模型描述闭环系统的非线性行为,基于该模型以及二次李雅普诺夫函数可估计系统在外部扰动作用下过程变量变化的最大边界,同时也可测试系统的鲁棒稳定性。该方法避免了求解集成优化问题常用的动态优化方法,可将其转化成一个非线性规划问题。该方法应用于CSTR反应过程的集成优化设计中,结果表明在存在外部扰动时,不仅可以保证过程的经济性能和动态性能,也可保证系统的鲁棒稳定性。
- 周猛飞陶飞王矿磊蔡亦军潘海天
- 关键词：鲁棒控制动态优化
- 基于相对?矩阵的精馏塔控制结构选择
- 2017年
- 精馏塔是化工过程中的主要耗能装置之一,是一个典型的多输入多输出系统,具有强非线性、强耦合的特点。不同控制结构对精馏塔的操作性能有很大的影响,进而影响精馏塔的能效性能。相对增益矩阵(RGA)广泛应用于控制结构的选择,但RGA没有考虑控制结构选择对能效的影响。本文结合RGA和基于热力学第二定律的相对?增益矩阵(REA),分别以可控性和能效为具体指标,对精馏塔的控制结构进行选择,使所选的控制结构既有良好的可操作性以及节能效果。最后,以苯-甲苯精馏分离过程为应用背景,给出了具有最佳控制性能和能效水平的控制结构,并采用动态模拟验证可控性,分析稳态热力学数据验证能效性能。
- 叶尧周猛飞蔡亦军潘海天
- 关键词：精馏塔能效
- 化工过程工艺与控制系统集成设计研究进展
- 2015年
- 传统的序贯设计法将过程工艺设计与控制系统的设计分割成两个独立的部分进行设计,其忽略了工艺设计与过程动态性能之间的内在联系,因而无法得到整体性能最优的过程系统。过程工艺与控制系统集成设计方法相较于传统的分步序贯设计方法能获得更优的设计参数和更好的控制效果。近年来,该领域取得了大量研究成果。本文从两方面对近年来该领域的研究进展进行综述。首先,根据过程工艺与控制集成设计在求解方法上的不同,从基于可控性指标的方法、动态规划方法、鲁棒方法、嵌入式控制优化方法等方面进行综述,并详细讨论各种方法优缺点。其次,从文献中采取不同控制策略的角度,对该领域的研究进展进行综述。最后对过程工艺与控制系统集成优化设计方法进行了总结和展望。
- 陶飞李龙周猛飞蔡亦军潘海天
- 关键词：控制策略
- 基于UKF的滚动时域估计方法研究被引量：4
- 2013年
- 在实际工业过程中,模型参数往往具有一定的时变性和非线性。为了能够有效地实施过程操作优化,常常要对过程模型参数进行在线估计。滚动时域估计方法是解决非线性系统模型参数在线估计的1种实用方法。滚动时域估计方法的关键问题之一是抵达成本(Arrival Cost)的计算,针对简化计算抵达成本带来的精度问题,提出采用无迹卡尔曼滤波(UKF)算法来近似估算目标函数中的抵达成本。最后,将基于UKF的滚动时域估计方法应用于2个例子中。结果表明,基于UKF的滚动时域估计方法具有较好的估计效果。
- 周猛飞肖成松逯振飞蔡亦军潘海天
- 关键词：滚动时域估计参数估计无迹卡尔曼滤波
- OPC技术在氯乙烯聚合过程软测量中的应用被引量：1
- 2014年
- 针对软测量技术的应用问题,设计了基于OPC通信技术的解决方案。服务器站与操作站独立运行,服务器站计算机与控制系统连接,进行现场数据采集与软测量模型计算,计算出目标变量,并将结果反馈给控制系统,再由OPC服务器发送。操作站计算机通过工业以太网与服务器站计算机连接,利用OPC客户端与OPC服务器进行数据交换,实现对目标变量的监控。将该方案应用于氯乙烯聚合过程聚合速率与单体转化率的在线检测中,运行结果表明该方案稳定可靠。
- 朱鹏飞夏陆岳周猛飞潘海天
- 关键词：软测量聚氯乙烯
- 过程工业软测量中的多模型融合建模方法被引量：9
- 2014年
- 对多模型融合建模方法在过程工业软测量中的研究进展进行了系统总结。根据整体模型中子模型的不同,多模型融合建模方法主要可分成数据驱动融合建模方法和半参数建模方法。详细介绍了数据驱动融合建模方法和半参数建模方法的设计思想和国内外研究现状,分析了各类方法的优缺点,并提出了相应的改进方向。根据过程数据处理方法的不同,将数据驱动融合建模方法分为集成学习和聚类分析。根据模型结构形式的不同,将半参数建模方法分为串联结构和并联结构。最后对多模型融合建模方法的未来研究方向进行了展望,期望今后的研究工作能在改进数据驱动模型融合技术、提高半参数模型外推能力和解决双率数据问题等方面取得突破性进展,并指出采用多模型融合建模方法建立基于多源信息融合的软测量模型是实现过程工业中难测变量在线估计的有效方法。
- 王海宁夏陆岳周猛飞朱鹏飞潘海天
- 关键词：软测量半参数
- CSTR工艺与控制系统的集成优化设计方法被引量：5
- 2015年
- 与传统的序贯设计方法相比,过程工艺与控制系统的集成优化设计可较大地提高过程的可操作性和经济性能,但基于常规动态优化的集成设计问题求解困难。采用最优控制和分层优化策略的思想,将线性二次调节器(LQR)嵌入到过程工艺与控制系统集成设计框架中,以降低集成优化设计问题的求解难度。将该方法应用于连续搅拌釜式反应器(CSTR)的设计中,通过与传统的序贯设计方法相比较,表明了该方法的有效性。
- 周猛飞李龙肖成松蔡亦军潘海天
- KPCA-SNNs的聚丙烯熔融指数软测量被引量：1
- 2014年
- 熔融指数是聚丙烯生产过程中重要的质量指标,但难以实现在线实时测量,从而无法实现有效的聚丙烯质量控制。针对聚丙烯生产过程的非线性特性,提出了一种基于核主元分析和组合神经网络(KPCA-SNNs)的软测量建模方法,并将该建模方法应用于聚丙烯软测量研究中。首先利用具有较强非线性特征提取能力的核主元分析对样本数据进行前期处理,然后将其结果作为软测量模型的输入,最后采用具有预测精度高、泛化能力强的组合神经网络(SNNs)建模方法建立软测量模型。仿真结果表明,与单纯SNNs相比,其中均方误差(MSE)由0.0035下降至0.0029,平均绝对误差(MAE)由0.0182下降至0.0139,平均绝对百分百误差(MAPE)由0.0057下降至0.0044。所以采用KPCA-SNNs所建立的聚丙烯熔融指数软测量模型具有更好的鲁棒性和预测精度,满足了聚丙烯生产工艺要求,较好地解决了聚丙烯生产过程中重要质量指标无法在线估计的难题。
- 潘泽林夏陆岳周猛飞潘海天
- 关键词：熔融指数聚丙烯软测量
