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大庆集团甲醇分公司多变量控制甲醇精馏安全稳定

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甲醇生产与应用技术 2011年第2期 68-69页

大庆油田化工集团甲醇分公司对蒸馏系统实施了先进控制技术改造，采用多变量预测控制，这是一种将模型预测和反馈控制有机结合的先进控制技术。项目建立了精馏单元先进控制系统，首先采用高级多变量鲁棒预测控制软件APC-Adcon，设计一... 详细信息

大庆油田化工集团甲醇分公司对蒸馏系统实施了先进控制技术改造，采用多变量预测控制，这是一种将模型预测和反馈控制有机结合的先进控制技术。项目建立了精馏单元先进控制系统，首先采用高级多变量鲁棒预测控制软件APC-Adcon，设计一个大的APC控制器控制一甲醇装置精馏单元，采用了最优化的计算方法。

关键词：多变量控制甲醇装置大庆油田安全稳定精馏多变量预测控制 APC-Adcon 先进控制技术

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超临界机组快速模型预测控制算法及应用

制造业自动化 2022年第11期44卷 196-200,207页

作者：汪红旭郭骁石尧谢磊黄冈大别山发电有限责任公司麻城438304 浙江大学杭州310027

作为一个多输入多输出复杂控制对象,超临界机组非线性特征明显,使用传统控制手段往往无法取得良好的控制效果,因此需要采取先进控制手段从而实现对于超临界机组系统的协调控制。为此,针对超临界机组特点,采用模型预测控制对机组进行控... 详细信息

作为一个多输入多输出复杂控制对象,超临界机组非线性特征明显,使用传统控制手段往往无法取得良好的控制效果,因此需要采取先进控制手段从而实现对于超临界机组系统的协调控制。为此,针对超临界机组特点,采用模型预测控制对机组进行控制。此外,鉴于生产过程中对于实施先进控制算法所提出的时效性要求,根据权重系数固定后在线二次规划问题黑塞矩阵的不变性,提出了一种可以应用于超临界机组的快速模型预测控制方法用于减小机组协调控制过程中的在线计算负担。首先根据超临界机组的物理知识搭建了应用模型预测控制算法所需要的超临界机组动态模型,随后,根据推导获得了超临界机组工作点附近的线性模型。通过对在线优化问题黑塞矩阵奇异值分解提取到了目标函数相关信息特征,并根据特征利用无约束最优解进行搜索从而获得满足约束的次优解。快速模型预测控制算法由于避免了在线优化问题的求解,因此提高了计算效率,缩短了其在机组的单次应用时间。最后,通过MATLAB仿真,分析快速模型预测控制方法在50%负荷机组上的应用结果与计算时间,从而验证了所提算法的有效性与快速性。

关键词：多变量预测控制模型预测控制(MPC) 最优化问题奇异值分解 QP问题

延安石油化工厂60万吨/年气分装置工艺控制系统优化研究

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延安石油化工厂60万吨/年气分装置工艺控制系统优化研究

作者：王帅西安石油大学

学位级别：硕士

本文以自动控制理论、检测技术、优化控制技术、现场总线网络通信技术等理论为指导,以实际生产数据为依托。根据延安石油化工厂60万吨/年气分装置,采用Adcon模型预测控制技术,结合装置的实际情况,结合智能软件测量技术,开发出精馏塔系... 详细信息

本文以自动控制理论、检测技术、优化控制技术、现场总线网络通信技术等理论为指导,以实际生产数据为依托。根据延安石油化工厂60万吨/年气分装置,采用Adcon模型预测控制技术,结合装置的实际情况,结合智能软件测量技术,开发出精馏塔系的先进控制方案。本文研究了60万吨/年气分装置工艺过程,通过分析装置内各个塔在常规操作中的控制方案和控制回路状态及整个工艺的操作目标,为后续的先进控制策略提供支持。在进一步的研究中,基于鲁棒多变量预测控制技术和60万吨/年气分装置的工艺现状,确定了基于脱丙烷塔、丙烯精馏塔及脱异丁烯塔的先进控制器的设计范围,分析了三塔的操作变量,干扰变量和受控变量,简化了先进控制系统的设计。最后,介绍了气分装置先进控制体系的硬件平台和软件平台,阐述了先进控制器的设计方案,对先进控制系统在60万吨/年气分装置的实施前和实施后的结果进行了对比分析。先进控制投用后,提高了气分装置各单元的综合自动化水平,各关键工艺指标均实现了自动控制,对于相关干扰因素具有一定的抑制能力,平均波动幅度减小30%以上,丙烯产品质量均值达到99.8%,系统投运率达到90%以上,操作人员劳动强度大大降低了。

关键词：气分装置先进控制多变量预测控制

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双阀并联电液伺服系统预测控制方法研究

双阀并联电液伺服系统预测控制方法研究

作者：张璇江苏科技大学

学位级别：硕士

随着电液伺服技术应用的不断深入,业界对电液伺服系统的瞬时流量、控制精度、动态响应性能等指标提出了越来越高的要求。为了提高电液伺服系统的整体性能,传统的解决方案大多选择流量更大频率更高的高性能电液伺服阀。但大流量电液伺服... 详细信息

随着电液伺服技术应用的不断深入,业界对电液伺服系统的瞬时流量、控制精度、动态响应性能等指标提出了越来越高的要求。为了提高电液伺服系统的整体性能,传统的解决方案大多选择流量更大频率更高的高性能电液伺服阀。但大流量电液伺服阀不仅低速特性不够理想、价格昂贵,而且其控制精度与动态响应性能随着伺服阀额定流量的增加而逐步降低。针对上述问题本文提出了将大流量比例阀与小流量伺服阀进行并联的方法,并对双阀并联电液伺服系统中双阀并联优化配置与控制方法进行了研究。本文的主要工作内容如下:(1)根据阀控缸建模理论,采用线性叠加的方法建立了比例阀与伺服阀并联的状态空间表达式,根据实际使用与仿真需求对系统中主要元件进行了参数计算,最后使用建立的模型与计算得到的参数对系统进行了单位阶跃响应仿真分析,发现双阀并联控制与单阀控制相比上升时间减少了80%,超调量减少了18.8%,可以有效补偿比例阀死区对跟踪精度的影响。(2)针对双阀并联优化配置与控制方法,提出了多变量动态矩阵控制算法,研究并设计了以PID控制为内环控制、多变量动态矩阵控制为外环控制的复合控制算法,对算法进行了详细推导,综合考虑比例阀与伺服阀的物理特性,研究并明确了算法中主要参数的调整方向。(3)为了更好地仿真双阀并联电液伺服系统中存在的死区等非线性因素,采用联合仿真的方法,在AMESim与Matlab软件环境下建立了系统联合仿真模型。选择斜坡信号与正弦信号进行仿真分析,双阀PID-MPC控制斜坡信号的跟踪精度比单阀PID控制提升了78.6%,正弦信号的跟踪精度提升了70%。(4)搭建了双阀并联电液伺服试验机控制系统,采用***与Matlab联合编程,开发了双阀并联电液系统试验机控制软件。进行斜坡与正弦曲线跟踪实验,PIDMPC控制的斜坡跟踪精度相比双阀PID控制提高了66.4%、正弦跟踪精度提高了59.1%,验证了PID-MPC复合控制算法的有效性。

关键词：双阀并联电液伺服系统优化配置多变量预测控制

基于Benchmark的污水生化处理过程控制策略研究

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基于Benchmark的污水生化处理过程控制策略研究

作者：郑敏洁浙江工业大学

学位级别：硕士

活性污泥法污水生化处理是利用微生物清除污水中有机污染物的一种有效方法，是当前处理工业有机污水和城市生活污水的主要途径。其过程是一个机理复杂，并且具有很大的时变性，变量间耦合明显，需要较多地考虑其动态行为和运行特性的生... 详细信息

活性污泥法污水生化处理是利用微生物清除污水中有机污染物的一种有效方法，是当前处理工业有机污水和城市生活污水的主要途径。其过程是一个机理复杂，并且具有很大的时变性，变量间耦合明显，需要较多地考虑其动态行为和运行特性的生物化学过程。为了提高我国污水处理过程自动控制水平，研究污水处理过程的仿真和控制策略非常有意义。本文的主要工作是模型仿真、系统的耦合性分析、多变量PID解耦控制器设计及多变量预测控制器设计。文章首先对国际水质协会(IWAQ)提出的污水处理Benchmark国际基准，包括ASM1模型和二沉池模型，以及对控制性能估计、出水水质指标及控制器操作范围的一般规定作了详细分析，为下一步对模型进行仿真，并在仿真基础上构建控制器及对控制性能作评价打下了基础。然后简单介绍了模型的仿真平台及仿真过程，并对本文构建的仿真模型进行了数值验证，证明了所构建的仿真模型的可靠性;从实际出发，分析并选择确定了被控变量和控制变量，然后对它们分别从理论与仿真角度进行系统耦合性分析，最终决定了本文研究所选用的控制系统结构。

关键词：污水处理活性污泥法解耦控制 PID 多变量预测控制

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空冷凝汽器风机运行的控制与优化

空冷凝汽器风机运行的控制与优化

作者：杨扬华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

火力发电在我国的电源结构中占据主导地位,传统的火电机组节能降耗潜力巨大。冷端系统作为火电机组重要的辅助系统,其运行状况对于机组的安全和经济运行有十分重要的影响。因此研究冷端系统涉及到的各个子系统,优化并提高其整体的运行性... 详细信息

火力发电在我国的电源结构中占据主导地位,传统的火电机组节能降耗潜力巨大。冷端系统作为火电机组重要的辅助系统,其运行状况对于机组的安全和经济运行有十分重要的影响。因此研究冷端系统涉及到的各个子系统,优化并提高其整体的运行性能,是电厂节能降耗、提高机组热经济性的重要手段。本文主要围绕冷端系统的建模与优化两个方面展开研究,力求在深入理论分析的基础上,结合运行数据建立训练各台风机转速的神经网络模型,同时建立以风机转速结合其它参数为输入的机组背压模型,并对冷端系统的节能优化提出有效解决方案,实现对于空冷风机的矩阵控制。首先,简述了直接空冷系统的结构和特点,对冷端系统存在的问题进行了介绍,并通过机理分析推导出直接空冷凝汽器的数学模型,研究了汽轮机末级变工况条件下传热系数、风机相关参数的计算。在此基础上,研究机组背压增量同机组负荷增量之间的关系,针对背压带给汽轮机组经济运行的影响进行了详细的说明。随后,提出冷端系统净收益功率的定义,建立了空冷风机变速调节系统的目标节能优化体系结构,并以此为基础提出确定机组的最佳真空的计算方法。本文从环境因素为出发点,分析其对于机组性能造成的影响,结合理论计算中存在的问题,展开基于运行数据的系统建模。以BP神经网络为研究思路,结合主元分析、数据滤波等数据处理方法对神经网络的输入样本进行丰富和去冗余,并使用参数之间存在的数学关系进行整合,尽可能地保留模型的物理意义,并进行了一定的模型验证。在此基础上提出以机组背压为向变量的最佳转速的寻优方向,以及以翅片壁温为被控量的机组运行防冻解决方案。本文最后以风机转速为模型输入结合一系列的其他参数对于机组背压模型采用遗传算法进行辨识,得到了较好的辨识模型,并综合神经网络模型共同融入到多变量预测控制系统之中,最终实现了对于风机的矩阵控制,具有较好的工程应用价值。

关键词：冷端系统 BP神经网络多变量预测控制矩阵控制

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页岩精馏塔温度控制系统的研究

页岩精馏塔温度控制系统的研究

作者：王圣炜东北大学

学位级别：硕士

经济社会的发展需要能源来为其提供动力,然而石油资源的开采只能维持40余年,但是世界上页岩储量非常丰富。因此页岩成为了21世纪非常重要的接替能源。页岩油的提取需要精馏操作,精馏过程又是能耗最大的操作之一,其能耗约占化工厂总能耗... 详细信息

经济社会的发展需要能源来为其提供动力,然而石油资源的开采只能维持40余年,但是世界上页岩储量非常丰富。因此页岩成为了21世纪非常重要的接替能源。页岩油的提取需要精馏操作,精馏过程又是能耗最大的操作之一,其能耗约占化工厂总能耗的三分之一。因此,研究精馏塔精馏过程中如何保证产品质量以及降低能耗具有重要的意义。本文以某页岩炼油厂的精馏工艺为背景,为了得到较纯净的塔顶和塔底产品以及降低能耗,需要对精馏塔温度进行快速而精确的控制。首先,针对工艺分析了油页岩二元精馏塔的精馏原理。在充分理解精馏工艺的前提下,选取了塔顶回流量、塔底回流量作为操纵变量,进料量作为不可控输入,塔底和塔顶温度作为被控对象。然后,在此基础上对被控对象进行机理建模。采用传统PID串级控制对精馏塔系统进行仿真模拟,通过仿真得出传统控制方法具有动态性能不佳,外环抗扰动能力差,塔底和塔顶回路存在耦合等缺点。针对其中耦合的缺点使用前馈解耦控制进行仿真模拟,得出在模型精确时解耦效果不错,但是模型失配情况下解耦失败,并且随着失配程度的增加,系统的整体性能下降,不再能满足工艺要求。针对传统控制方法的缺点,提出更换串级控制中主控制器而引入预测控制,采用预测控制和PID进行串级控制。预测控制器采用多变量动态矩阵控制算法,利用预测控制的模型预测和滚动优化的特点增强了系统外环抗扰动能力和对耦合的抑制能力。通过反馈校正的特点,增强了系统的鲁棒性,来应对化工过程中不可避免的模型失配问题。通过仿真,得出多变量预测控制虽然对外环扰动抑制效果很好,但是系统动态性能仍然不佳,而且对进料量的扰动抑制效果也不佳。分析结果表明这种情况的出现主要是因为有不可控输入造成的。最后,设计带有前馈控制的多变量预测控制器,将不可控输入造成的影响进行提前补偿。通过和前馈解耦控制对比仿真,分析得出带有前馈控制的多变量预测控制改善了系统动态性能,增强了对进料量扰动的抑制作用。通过模型失配10%和30%后的对比仿真分析,得出了预测控制比传统控制方法具有更好的鲁棒性。因此,带有前馈控制的多变量预测控制是一种适合油页岩精馏工艺的控制方法。

关键词：精馏塔串级控制前馈解耦多变量预测控制动态矩阵控制

超临界循环流化床锅炉机组机炉协调系统建模与控制

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超临界循环流化床锅炉机组机炉协调系统建模与控制

作者：刘伟华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

就目前的能源现状来看,我国以燃煤为发电行业主力的局面将会继续持续相当长的一段时间,而清洁煤发电又是我国电力行业的导向。由于循环流化床(CFB)技术和超临界技术的低成本和高效率的巨大优势,两种超临界循环流化床技术的结合不仅在煤... 详细信息

就目前的能源现状来看,我国以燃煤为发电行业主力的局面将会继续持续相当长的一段时间,而清洁煤发电又是我国电力行业的导向。由于循环流化床(CFB)技术和超临界技术的低成本和高效率的巨大优势,两种超临界循环流化床技术的结合不仅在煤炭燃烧资源上存在很大的应用价值,在脱硫脱硝和供电效率方面也具有明显优势。因此,超临界循环流化床锅炉机组机炉协调系统的控制研究是推动燃煤发电技术的重要研究领域。超临界循环流化床锅炉的运行过程复杂多变,耦合极强。本文以超临界CFB锅炉机组协调控制系统为对象,主要开展以下研究内容:首先,根据超临界CFB装置的炉膛内质量能量变化过程,给水侧各装置的压差以及汽轮机工作的动态过程,建立了超临界CFB机组锅炉侧和汽轮机侧的非线性控制模型。结合四川白马电厂600MW超临界循环流化床锅炉机组的历史实际运行数据,对所建立的超临界循环流化床非线性控制模型进行了系统辨识和参数估算。最后,通过仿真曲线和实际曲线的对比验证了该模型的准确性和良好的泛化能力。同时,从阶跃扰动响应和可控可观特性两个方面研究了超临界循环流化床锅炉机组协调系统的非线性特性。其次,为了进一步改善锅炉的非线性特性,本文对超临界循环流化床机组协调控制系统进行了解耦控制设计分析,通过求解相对增益矩阵,在多变量系统中实现了变量配对,并利用前馈补偿解耦控制原理,实现了模型的解耦控制设计,最终证实了该设计的实用性。最后,根据预测控制的基本原理,分析并计算了预测控制中的重要参数,并利用基于状态空间的预测控制将模型转化为二次规划形式,得到最优控制量。最终利用实际仿真曲线验证了多变量预测控制系统在各个综合性能方面的优越性。

关键词：超临界循环流化床建模非线性解耦控制多变量预测控制

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30万吨气分装置先进控制的应用

30万吨气分装置先进控制的应用

作者：黄楚安华东理工大学

学位级别：硕士

近几十年来,先进控制来在石油、化工行业得到很多的应用。先进控制与在线优化等技术使具有复杂控制体系的化工过程更为平稳,同时可为企业带来显著的经济效益。本文根据某厂30万吨气分装置,应用Honeywell公司鲁棒多变量预测控制技术（RM... 详细信息

近几十年来,先进控制来在石油、化工行业得到很多的应用。先进控制与在线优化等技术使具有复杂控制体系的化工过程更为平稳,同时可为企业带来显著的经济效益。本文根据某厂30万吨气分装置,应用Honeywell公司鲁棒多变量预测控制技术（RMPCT）的先进控制技术,开发出脱丙烷塔、丙烯精馏塔及脱异丁烯塔三塔的先进控制方案。本文研究了30万吨气分装置工艺过程,通过分析装置内各个塔在常规操作中的控制方案和控制回路状态及整个工艺的操作目标,为后续的先进控制控制策略提供支持。在进一步的研究中,基于鲁棒多变量预测控制技术和30万吨气分装置的工艺现状,提出先进控制系统总体方案。最后,介绍了气分装置先进控制体系的硬件平台和软件平台,并以丙烯塔APC控制器设计为例,阐述了先进控制器的设计方法,对先进控制系统在30万吨气分装置的实施和实施结果进行了对比分析。先进控制投用后,装置操作更加平稳,实现了自动平稳控制,产品质量和收率都有一定的提高,能耗降低。总体来说,先进控制将为该企业带来可观的经济效益。

关键词：气分装置先进控制多变量预测控制