工业过程先进控制及应用--控制理论与工程的发展PCD1920.docx

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1、 过程控制中的若干问题一、 控制理论发展1.40-50年代经典控制理论 传传递函数数为基础础,在频率率域对单单输入单单输出SSISOO控制系系统分析析与设计计的理论论 220世纪纪40年年代开始始形成的的控制理理论被称称为“20世世纪上半半叶三大大伟绩之之一” 最辉煌煌的成果果之一PPID控控制 根轨迹迹Evaans 频率特特性Nyyquiist BBodee 随动控控制 定值控控制 定量分分析困难难 定性分分析相当当有用 2. 600年代现现代控制制理论状态空间方方法为基基础，以以极小值值原理和和动态规规划方法法等最优优控制理理论为特特证，而而以采用用卡尔曼曼滤波器器的随机机干扰下下的线性性

2、二次型型系统宣宣告了时时域方法法的完成成。研究多输入入多输出出系统在航天、航航空、导导制等领领域取得得了辉煌煌的成果果对复杂工业业过程却却显得无无能为力力,主要原原因：要要有精确确过程数数学模型型建精确过程程数学模模型难点点：机理复杂 非非线性与与分布参参数 时变变性不确定性 多变变量之间间耦合 信息不不完全性性 IFAC-系统辨辨识与参参数估计计 (119655年以来来每三年年一次)现代工业过过程建模模主要特特征：模型的层次次性。系系统结构构为递阶阶结构型型，为此此过程建建模将围围绕着结结构逐层层进行，各各层模型型之间通通过信息息通道相相互联系系。模型的多时时标性。模模型的各各层次时时标快慢

3、慢亦是不不同的，每每一层次次兼有两两种状态态，相对对于下层层快时标标系统它它是离散散事件变变量，相相对于上上层慢时时标系统统，它可可视为连连续时间间变量。信息的多样样性。信信息是语语言，文文字，图图形，符符号,图象，数数字等多多媒体信信息集成成。建模方法：机理建建模；经经验建模模；智能能建模（神神经网络络建模、知知识模型型、模糊糊模型、逻逻辑关系系模型等等）。3. 七十十年代开开始逐步步发展形形成了大大系统理理论大系统理论论是现代代控制理理论和系系统理论论相结合合，其核核心思想想是系统统的分解解与协调调，多级级递阶优优化与控控制。大系统理论论仍未突突破现代代控制理理论的基基本思想想与框架架，除

4、了了高维线线性系统统之外，它它对其它它复杂系系统仍然然束手无无策。对于含有大大量不确确定性和和难于建建模的复复杂系统统，基于于知识的的专家系系统、模模糊控制制、人工工神经网网络控制制、学习习控制和和基于信信息论的的智能控控制等应应运而生生，它们们在许多多领域都都得到了了广泛的的应用。成成为自动动控制的的前沿学学科之一一。智能控制与与传统控控制方法法相结合合：模糊变结构构控制(FVSSC) 自适应模糊糊控制(AFCC)自适应神经经网络控控制(AANNCC) 神经网络变变结构控控制 (NNVVAC) 神经网络预预测控制制(ANNNPCC)模糊预测控控制(FFPC)专家模糊控控制(EEFC) 模糊神

5、经经网络控控制(FFNNCC) 专家神经经网络控控制(EENNCC)二、 工业过程计计算机控控制发展展1. 直接数字控控制（DDDC） 70年代以前DDC实现现集中控控制，代代替常规规控制仪仪表控制算法：单回路路及常用用复杂控控制系统统由于集中控控制的固固有缺陷陷，硬件件可靠性性低,未能普普及2. 集散散控制系系统（DDCS） 70-80年代DCS在硬硬件上将将控制回回路分散散化，数数据显示示、实时时监督等等功能集集中化，有有利于安安全平稳稳生产。就控制策略略而言，DDCS仍仍以简单单PIDD控制为为主，再再加上一一些复杂杂控制算算法，并并没有充充分发挥挥计算机机的功能能和控制制水平。3. 二

6、级级优化控控制 880年代代以后在DCS的的基础上上实现先先进控制制和优化化控制。在硬件上采采用上位位机和DDCS或或电动单单元组合合仪表相相结合，构构成二级级计算机机优化控控制。以多变量预预测控制制为代表表的先进进控制策策略和静静态优化化控制成成功应用用，取得得明显经经济效益益以后,出现了了众多先先进控制制和静态态优化控控制软件件公司：Aspenn(美国国) DMCC Coorp. DDMC Dyynammic Mattrixx Coontrrol DMMI Dyynammic Mattrixx Iddenttifiicattionn SSetPPoniit IInc SMCCA SettP

7、onnit Mulltivvariiablle CConttroll Arcchittectturee SMMC-IIdcoom MMulttivaariaablee Coontrrol pacckagge SMMC-TTestt Plaate tesst ppackkagee SMMC-MModeel IIdenntifficaatioon ppackkageeHoneyywelll pproffimaaticcs (美国) RRMPCCT RRobuust Mulltivvariiablle PreeducctivveCoontrrol Tecchnoologgy PPCT Preedic

8、ctivve CConttroll TeechnnoloogyTreibber Conntrool (加拿大大) OPCC Opptimmum Preedicctivve CConttrollAderssa (法国)HHIECCON Hieerarrcheecall Coonsttraiint Conntrool PPFC Prrediictiive Funnctiionaal CConttroll GGLIDDE Iddenttifiicattionn PaackaageInvennsyss Prrediictiive Conntrool Connnoiisseeur Onn-liine M

9、oddelllingg(英国 ) Lttd Coontrrolller OOn-llinee Addapttivee Coontrrol CConsstraaineed OOptiimizzatiion Siimullatiion Scciennce Corr. ROOMeoo OOn-llinee/Offf-llinee OPPtimmizaatioo 国外著名名公司的的先进控控制软件件包及应应用DMC公司司：DMCC软件包包首次应应用时间间19885 使用用套数(19995统计计) 6600套套Setpoointt公司：IDCCOM-M软件件包,首次应应用时间间19887 使用套套数(11

10、9955统计) 4022套 SCMMCA软软件包首首,次应用用时间119933Profiimatticss公司：PCTT软件包包,首次应应用时间间19884 使用套套数(119955统计) 3722套 RMPPCT软软件包首首,次应用用时间119911Aderssa公司司：IDCCOM软软件包,首次应应用时间间19773 使用套套数(119955统计) 4388套 软HIEECONN件包首首,次应用用时间119866Treibber公公司：OPCC软件包包,首次应应用时间间19887 使用套套数(119955统计) 4116套4. 工业业过程计计算机集集成控制制-990年代代随着计算机机及网络

11、络技术的的发展，DDCS出出现了开开放式系系统，实实现多层层次计算算机网络络构成的的管控一一体化系系统（CCIPSS）。将生产调度度计划与与、经营营管理和和决策引引入计算算机控制制系统构构成计算算机集成成控制（CCIPSS）,由五级级组成：基础控控制级 先进进控制与与优化控控制级 计划划与调度度级 生产经经营管理理级 决策级级计算机集成成控制（CCIPSS）核心心是信息息的获取取、处理理与加工工。同时，以现现场总线线为标准准，实现现以微处处理器为为基础的的现场仪仪表与控控制系统统之间进进行全数数字化、双双向和多多站通讯讯的现场场总线网网络控制制系统（FFCS）。它它将对控控制系统统结构带带来革

12、命命性变革革，开辟辟控制系系统的新新纪元。三、当前过过程控制制系统发发展的一一些主要要特点1生产装装置实施施先进控控制成为为发展主主流由于受到经经典控制制理论和和常规控控制的限限制，难难以处理理工业过过程中存存在的耦耦合性、非非线性和和时变性性等。随随着企业业提出的的高柔性性、高效效益的要要求，上上述控制制方案已已经不能能适应，以以多变量量预测控控制为代代表的先先进控制制策略的的提出和和成功应应用以后后，先进进控制受受到了过过程工业业界的关关注, 生产装装置实施施先进控控制成为为发展主主流。先进过程控控制（AAdvaanceed pproccesss coontrrol，AAPC）是是指一类类

13、在动态态环境中中，基于于模型、充充分借助助计算机机能力，为为工厂获获得最大大利润而而实施的的运行和和技术策策略。这这种新的的控制策策略实施施后，系系统运行行在最佳佳工况，实实现所谓谓“卡边生生产”。据资资料报道道，一个个乙烯装装置投资资1633万美元元实施先先进控制制，完成成后预期期可获得得效益6600万万美元/年。国外许多控控制软件件公司和和DCSS生产商商都在竞竞相开发发先进控控制和优优化控制制的商品品化工程程软件包包，西方方国家有有一定规规模的先先进控制制软件公公司大约约有455家，推推出APPC软件件3122种，全全世界应应用APPC有数数千项，AAPC软软件应用用年增长长率达到到30

14、%左右，先先进控制制策略主主要有：状态反馈控控制纯滞后补偿偿控制多变量解耦耦控制自适应控制制鲁棒控制多变量预测测控制推理控制及及软测量量技术故障检测、诊诊断与容容错控制制智能控制(专家控控制、模模糊逻辑辑控制和和神经网网络控制制)等，尤尤其智能能控制已已成为开开发和应应用的热热点。著名过程控控制专家家D.EE.Seeborrg提出出过程控控制策略略分类：第一类(传传统控制制策略)：PIDD控制；比值控控制；串串级控制制；前馈馈控制。第二类(先先进控制制经典技技术)：增益益调整；时滞补补偿；解解耦控制制 ；选选择性控控制。第三类(先先进控制制流行技技术)：模型型预测控控制；统统计质量量控制；内模

15、控控制；自自适应控控制。第四类：(先进控控制潜在技技术) ：最优优控制；非线性性控制；专家系系统；模模糊控制制；神经经网络控控制。第五类(先先进控制制研究中中策略)：鲁棒棒控制；H和综合。先进控制策策略主要要有：纯滞后补偿偿控制：Smiith预预估补偿偿器，各各种改进进Smitth预估估补偿器器，观测测补偿器器，采样样控制，内内模控制制，达林林控制等等,这些方方法对模模型参数数变化灵灵敏度太太高，鲁鲁棒性差差。 多变变量关联联(解耦)系统：被控变变量与操操纵变量量正确匹匹配；参参数整定定；减少少控制回回路；多多变量解解耦控制制 。 针对对不确定定性出现现了自适适应控制制,鲁棒控控制。自适应控制

16、制系统是是一个具具有适应应能力的的系统，它它必须能能够辩识识过程参参数与环环境条件件变化，在在此基础础上自动动地校正正控制规规律。 适应控制是是辨识与与控制的的结合，但但两者有有一个难难解决的的矛盾； 适应控制中中，除了了原来的的反馈回回路外，还还增加了了调整控控制算法法的适应应作用回回路，后后者（外外层回路路）常常常是非线线性的，系系统的稳稳定性有有时无法法保证； 鲁鲁棒控制制的任务务是设计计一个固固定控制制器，使使得相应应的闭环环系统在在指定不不确定性性扰动作作用下仍仍能维持持预期的的性能，或或相应的的闭环系系统在保保持预期期的性能能前提下下，能允允许最大大的不确确定性扰扰动。 鲁棒棒控制

17、的的研究是是近年来来非常热热门的研研究课题题。多变量预测测控制：预测模模型、反反馈校正正、滚动动优化由于预测控控制的一一些基本本特征使使其产生生许多优优良性质质：对数学模型型要求不不高且模模型的型型式是多多样化的的；具有良好的的跟踪性性能和较较强的抗抗干扰能能力；对模型误差差具有较较强的鲁鲁棒性。主要研究：稳定性（带带约束MMPC以以及开环环不稳定定、非最最小相位位、时滞滞等特性性的对象象）；MMPC鲁鲁棒性分分析和综综合；可可行性（在在给定约约束与性性能指标标的条件件下，相相应的预预测控制制规律是是否存在在的问题题）；非非线性MMPC性性能和算算法研究究。推理控制及及软测量量技术推断控制是是

18、利用数数学模型型由可测测信息将将不可测测的输出出变量推推算出来来实现反反馈控制制，或将将不可测测扰动推推算出来来以实现现前馈控控制。由于推断控控制是基基于模型型的控制制，要获获得过程程模型精精确的难难度较大大，所以以这类推推断控制制应用不不多。 软软测量的的基本思思想是对对于难于于测量或或暂时不不能测量量的重要要变量（或或称之为为主导变变量），选选择另外外一些容容易测量量的变量量（或称称之为辅辅助变量量），通通过构成成某种数数学关系系来推断断和估计计，以软软件来代代替硬件件（传感感器）功功能。这类方法具具有响应应迅速，连连续给出出主导变变量信息息，且具具有投资资低，维维护保养养简单等等优点。数

19、据校正，动动态预测测，在线线校正。故障检测、诊诊断与容容错控制制故障检测和和诊断：基于信信号处理理的方法法、基于于解析模模型的方方法和基基于知识识的方法法。基于于多变量量统计技技术的方方法也在在近年来来迅速发发展起来来。研究内容：鲁棒性性，自适适应性、综综合诊断断研究方法：（1） 人工神经网网络与模模糊逻辑辑方法的的结合。（2） 人工神经网网络与专专家系统统方法相相的结合。（3） 小波变换技技术与人人工神经经网络的的结合。一一种方法法是用小小波分析析对信号号进行预预处理，通通过将小小波基与与信号的的内积进进行加权权和来实实现信号号特征的的提取，然然后将提提取的特特征向量量送入神神经网络络处理；

20、另一种种方法即即所谓的的小波神神经网络络（WNNN），它它把小波波变换与与神经网网络有机机地结合合起来，充充分继承承了两者者的优点点，是一一种很有有前途的的方法。（4） 多变量统计计技术与与基于知知识的方方法的结结合。多多变量统统计技术术是基于于稳态数数据建立立起来的的模型，因因而难于于应用到到对瞬态态过程的的监测上上；本质质上是基基于线性性过程发发展起来来的，但但实现起起来过于于复杂；自身难难于实现现故障原原因的解解释。因因此，将将多变量量统计技技术与基基于知识识的方法法相结合合，构造造出一种种充分利利用各自自优势的的混合型型方法是是一种必必然趋势势。统计过程控控制(SSPC)统计过程控控制

21、判断断过程是是否处于于“在控状状态”或“失控状状态”，并通通过产品品质量分分析，从从中发现现过程中中可改善善因素，并并加以改改进。理理论基础础是中心心极限定定理和33原理。方法：控制制图方法法；多变变量投影影方法（PCA,PLS）。统计过程控控制方法法主要用用于过程程监视和和异常工工况检测测、质量量的统计计建模等等。智能控制(专家控控制、模模糊逻辑辑控制和和神经网网络控制制)等，尤尤其智能能控制已已成为开开发和应应用的热热点。模糊控制优优点：模模糊控制制是建立立在经验验基础上上的控制制，无需需建立数数学模型型，是解解决不确确定系统统的一种种途径；具有较较强的鲁鲁棒性。缺陷：模糊糊控制设设计缺乏

22、乏系统性性，无法法定义控控制目标标，控制制规则的的选择、论论域的选选择，模模糊集的的定义、量量化因子子的选取取等多采采用试凑凑法，这这对复杂杂控制是是难于凑凑效的。研究内容：模糊控控制稳定定性；模模糊模型型的辩识识；模糊糊最优控控制；模模糊自适适应控制制；与其其它控制制结合等等。专家控制 优优点：专专家控制制是建立立在经验验基础上上的控制制，无需需建立数数学模型型，是解解决不确确定系统统的一种种途径；具有较较强的鲁鲁棒性。研究内容：如何解解决好知知识的获获取，以以及如何何进行实实时性的的搜索以以解决实实时控制制问题；如何将过程程的深层层与浅层层知识合合理结合合起来构构造知识识库，有有效地自自动

23、修改改知识库库；如何进行专专家控制制系统的的稳定性性、可控控性分析析；如何建造通通用的满满足过程程控制的的专家开开发工具具。神经网络控控制ANN的主主要吸引引力在于于：l 能够以任意意精度逼逼近任意意非线性性映射，给给建模带带来一种种非传统统的表达达工具；l 自适应性能能力，包包括自学学习能力力，自组组织推理理能力等等；l 并行结构和和并行处处理，它它不但结结构上是是并行的的，处理理顺序也也是并行行的，因因此处理理速度快快，能快快速实现现大量复复杂的控控制算法法，进行行实时处处理；l 分布式信息息存储与与处理结结构，具具有独特特的容错错性；缺陷：（11）近年年来对AANN本本身的研研究，如如网

24、络结结构、控控制参数数等没有有根本的的突破；（2）ANNN的泛化化能力不不足；（3）网络本身的黑箱式内部知识表达方式，使其不能利用经验进行学习，易陷于局部极小值。这些固有的缺陷极大地限制了ANN的应用。研究内容：开展神神经网络络控制系系统的稳稳定性、收收敛性、鲁鲁棒性和和可靠性性等理论论研究；开展神经网网络的学学习算法法研究，研研究新的的快速学学习算法法，设计计用于控控制的新新神经网网络模型型和算法法，改进进现有的的算法；研究NNCC与其它它控制方方法的结结合例如如继续进进行NNN在系统统辩识、状状态估计计、自适适应控制制、故障障诊断、容容错控制制等；研究NN的的硬件实实现问题题，促进进NN在

25、控控制领域域的应用用。2过程优优化受到到普遍关关注在过程控制制中，过过程优化化已受到到了普遍遍关注。在过程优化化中，主主要寻找找最佳的的工艺参参数设定定值以获获得最大大的经济济效益，这这称之为为稳态优优化。稳稳态优化化采用静静态模型型，进行行离线或或在线优优化计算算。生产过程的的优化是是在各种种优化条条件下，求求取目标标函数的的最优值值，通常常是复杂杂的非线线性优化化问题。在在过程优优化中，由由于系统统的复杂杂性，求求全局最最优值十十分困难难，而且且实际过过程并不不一定要要求最优优值，而而只要求求得“优化区区域”或“满意解解”就可满满足要求求。最近有人提提出把工工艺设计计与控制制整体考考虑，在

26、在工艺设设计的同同时考虑虑到控制制的实施施方案及及效果，就就可以在在工艺设设计阶段段消除那那些可能能导致控控制困难难的因素素，这种种方法正正在受到到人们的的关注。优化算法基于模型的的优化算算法有解解析法、线线性规划划、梯度度搜索法法、数值值搜索法法、整数数规划法法等。这这些算法法比较成成熟。当前过程工工业一方方面向大大型化发发展，另另一方面面向精细细化发展展。采用用传统的的优化方方法，经经常会出出现由于于问题太太复杂导导致需要要搜索的的空间太太大而引引起的“组合爆爆炸”、搜索索不收敛敛或收敛敛太慢而而找不到到最优解解、收敛敛在局部部最优点点而无法法抵达全全局最优优点等问问题。为为克服这这些问题

27、题，出现现了一些些新的优优化算法法。1)逐次二二次规划划方法（SQP）这是一种“不可行行路径”法，在在优化过过程中，在在过程解解向可行行域靠近近时，评评价函数数也向最最优点逼逼近，最最优点和和可行解解在优化化终点同同时到达达。Biiegller等等在该方方法中考考虑了过过程模型型的特殊殊性，适适用于变变量众多多的大型型优化命命题。国国外已开开发的许许多过程程模型模模拟与优优化的商商品化软软件采用用了这一一算法。2)随机优优化方法法这类算法都都将定向向性搜索索（沿好好的方向向）与随随机性搜搜索结合合在一起起，既有有高的搜搜索效率率与速度度，又能能跳出局局部最优优点，能能保证搜搜索的收收敛性。主主

28、要有模模拟退火火法（SSA）、遗遗传算法法（GAA）。综综合SAA和GA以及及趋化法法（CAA）的优优点，李李兵等提提出了SSAGAACIAA算法，搜搜索性能能很好，可可适用于于各种优优化命题题。张克克进比较较了目前前各种随随机优化化计算的的特点，提提出一种种更完善善的随机机搜索优优化方法法综合优优化方法法（SOOA），该该方法具具有良好好的渐进进收敛特特性、高高的最优优率和更更快的收收敛速度度，在延延迟焦化化装置上上应用后后提高了了液体产产品收率率。3)混沌优优化方法法利用混沌运运动的“随机性性”和遍历历性，得得出一种种适用于于连续优优化的高高效方法法。张春春慨等提提出在局局部搜索索空间利利

29、用线性性搜索加加速解的的收敛速速度和精精度，并并与精确确不可微微罚函数数结合来来求解非非线性约约束优化化问题的的新方法法，再进进行混沌沌搜索寻寻优。该该方法已已经应用用在甲醛醛生产过过程的在在线优化化中。4)区域优优化方法法 对于任何一一个优化化命题，当当采用各各种传统统的优化化算法进进行寻优优时，最最终所获获得的最最优解（或或次优解解）在解解空间中中都表现现为一个个最优点点，这种种优化被被称为点点优化。实实际过程程中随着着点优化化的进行行，当进进入某一一个区域域后，继继续寻优优对优化化目标函函数的影影响作用用已经不不明显。有有时即使使寻到最最优工作作点，但但也难以以实施。比比较理想想的优化化

30、方式是是区域优优化。所谓区域优优化是相相对于点点优化而而言的，特特指围绕绕命题的的优化目目标，以以搜索解解空间中中的具有有次优特特点的满满意区域域为目的的的寻优优技术。优优化结果果虽不一一定是全全局最优优结果，但但这种优优化方法法在工程程应用时时是合理理的并且且能够实实施。对该方法的的研究处处于初级级阶段，其其中工况况的划分分和工况况区域的的识别是是关键问问题。3传统的的DCSS在走向向国际统统一标准准的开放放式系统统自19755年第一一套分布布式工业业控制计计算机系系统诞生生以来，历历经近220年，各各家DCCS生产产厂家的的产品大大多不能能兼容，最最后终于于联手共共同推出出一种国国际标准准

31、的现场场总线（FFIELLDBUUS）控控制系统统，它被被公认为为具有时时代特点点的新一一代分布布式计算算机控制制系统，它它的主要要特点为为：（11）开放放性 现现场总线线采用同同一种国国际标准准的通讯讯协议，不不同厂家家的产品品可方便便地互联联，可与与局域网网相连；（2）智智能化现现场仪表表 除了了一般现现场控制制，检测测仪表功功能以外外，还具具有诊断断、自补补偿、现现场组态态、现场场校验功功能；（33）现场场仪表采采用数字字信号传传输 提提高传输输可靠性性，节约约传输线线的投资资；（44）彻底底的分散散性 简简单控制制回路基基本分散散在现场场实现，关关键数字字信号进进中央控控制室，中中央控

32、制制室主要要完成信信息管理理、先进进控制和和优化。随着现场总总线技术术的出现现和发展展，各种种现场总总线的市市场竞争争日趋激激烈，由由于各大大集团对对于现有有市场利利益的追追逐，使使统一的的现场总总线国际际标准迟迟迟不能能出台。经经过妥协协，在220000年1月宣布布有8种现场场总线均均列入国国际标准准，形成成多种现现场总线线共同竞竞争的局局面。4综合自自动化系系统（CCIPSS）是发发展方向向过程工业自自动化在在90年年代以前前仍是自自动化孤孤岛模式式。进入入90年年代，企企业把提提高综合合自动化化水平作作为挖潜潜增效、提提高竞争争能力的的重要途途径。集集常规控控制、先先进控制制、过程程优化

33、、生生产调度度、企业业管理、经经营决策策等功能能于一体体的综合合自动化化成了当当前自动动化发展展的趋势势。综合合自动化化就是在在计算机机通讯网网络和分分布式数数据库的的支持下下，实现现信息与与功能的的集成，进进而充分分调动人人的因素素的经营营系统、技技术系统统及组织织系统（hhumaanwaare）的的集成，最最终形成成一个能能适应生生产环境境不确定定性和市市场需求求多变性性的全局局优化的的高质量量、高效效益、高高柔性的的智能生生产系统统，这就就是CIIM思想想在连续续工业中中的体现现。计算机集成系统功能框图生 厂 与 经 营 过 程测量信息基本控制销售、管理信息投入产出模型资金、物流模型物料

34、、能量平衡模型静态模型故障模型对象动态模型对象特性知识计划,调度信息工况核算信息决策信息推断,优化信息辅助决策生产经营管理计划、调度优化车间与装置的优化与监控先进过程控制全厂单 元车间工业过程计计算机集集成控制制系统一一般由由由信息、优优化、控控制和对对象模型型等组成成，具体体可由六六级构成成，如图图所示工业过程计计算机集集成系统统的核心心是信息息的获取取、处理理与加工工。来自自基本控控制级的的直接测测量信息息，经过过浓缩处处理及加加工后变变成高级级控制的的不可测测变量的的估计信信息以及及车间核核算信息息和工况况信息，经经统计、分分析和汇汇总后送送到调度度级和管管理级，再再经深度度加工后后进入

35、决决策级作作为企业业领导决决策的依依据。决决策级除除来自企企业内部部的综合合信息外外，还要要掌握市市场信息息、同行行信息等等外部信信息。综合自动化化系统主主要特点点有：(1) 系统主线采采用递阶阶系统结结构形式式。人的的介入程程度是自自下而上上逐步增增加的，人人工智能能的应用用程度也也是自下下而上逐逐步增加加的，但但是工作作频率的的周期是是自下而而上逐步步减少的的，如基基础控制制级的周周期在秒秒级，作作操优化化的周期期在小时时级，调调度的周周期以天天计，计计划的周周期以月月、季、年年计。(2) 系统的主线线是控制制与管理理两个方方面。综综合自动动化系统统需选择择合适的的计算机机和网络络，实行行

36、结构集集成。通通常由DDCS或或现场总总线系统统完成控控制任务务，由中中、小型型机或微微机完成成管理任任务。(3) 系统信息的的集成至至关重要要。来自自基础控控制级的的直接测测量信息息，经过过数据处处理后变变成先进进控制中中不可直直接测量量变量的的估计信信息以及及车间核核算信息息和工况况信息，经经统计、分分析和汇汇总送到到调度级级和管理理级，再再经深度度加工后后进入决决策级作作为企业业领导决决策的依依据。决决策级除除来自企企业内部部的综合合信息外外，还要要掌握市市场信息息、同行行信息等等外部信信息。数据挖掘：我们正处在在信息化化的社会会，大量量信息在在给人们们带来方方便的同同时也带带来了一一大

37、堆问问题：第一是信息息过量，难难以消化化；第二是信息息真假难难以辨识识；第三是信息息安全难难以保证证；第四是信息息形式不不一致，难难以统一一处理。人人们开始始提出一一个新的的口号：“要学会会抛弃信信息”。人们开始考考虑：“如何才才能不被被信息淹淹没，而而是从中中及时发发现有用用的知识识、提高高信息利利用率?”面对对这一挑挑战，数数据开采采和知识识发现(DMKKD)技技术就应应运而生生，并显显示出强强大的生生命力。数据库急剧剧增长，数数据污染染、不真真实、不不完全等等。四、我国先先进控制制软件包包应用目前我国已已引进IIDCOOM-MM，SMCCA等先先进控制制软件，并并已投入入使用，取取得明显

38、显经济效效益。另外，Hooneyywelll PProffimaaticcs公司司已经与与中国石石化总公公司合作作，在石石化行业业推广他他们的RRMPCCT软件件，部分分已投入入使用。国外这些软软件的价价格非常常之高，而而且国外外厂商对对其核心心技术是是保密的的。我国国通过“八五”“九.五”国家重重点科技技攻关等等,在先进进控制与与优化控控制方面面积累了了许多经经验，成成功应用用实例亦亦不少,部分成成果已逐逐渐形成成商品化化软件。1. 催化化裂化装装置 (11) 齐齐鲁石化化公司胜胜利炼油油厂引进进美国SSetppoinnt公司司的多变变量预测测控制技技术（IIDCOOM-MM）。该该技术在在

39、国内首首次成功功应用于于处理量量为600万吨/年催化化裂化装装置的反反/再系统统上。该该项目于于93年9月底交交付工艺艺使用，投投运率在在95%以上，运运行情况况良好。平平稳了生生产、稳稳定了产产品质量量、提高高轻质油油收率22.8%、增加加了处理理量、节节约了能能耗。整整体效益益显著，超超过了预预期的3387万万元/年的目目标。 (2) 大庆石石油化工工总厂和和Honneywwelll公司在在1000万吨/年重油油催化装装置反/再系统统和分馏馏系统中中开发应应用了多多变量预预估技术术，平稳稳了操作作。掺渣渣油比例例稳定440%。在在设计能能力1110%负负荷下能能长期稳稳定地运运行。汽汽油干

40、点点波动方方差减少少50%。取得得了6888.44万元/年的经经济效益益。 (3) 兰州炼炼油化工工总厂处处理量为为1200万吨/年重油油催化装装置开发发应用了了HonneyWWelll Hiispeec SSuluutioon公司司先进控控制技术术。该软软件包主主要由RRMPCCT（鲁鲁棒多变变量预估估控制技技术），Tookit（工业计算包），LABVPDATE(数据修正)，APECS（用于控制及仿真的应用环境及数据库平台）组成，先进控制自98年4月正式投运以来，使生产操作更加平稳，被控变量的标准偏差平均下降40%，提高了馏出产品的质量合格率与稳定性，汽油干点合格率由96.77%提高到98.

41、92%，柴油凝固点由90.9%提高到94.4%，产品汽油的收率平均提高了1.94%。先进控制系统实际的效益在600万元以上。 (4)前前郭炼油油厂重油油催化裂裂化装置置在反再再系统、分分馏塔、吸吸收稳定定部分采采用Hooneyywe111公司司的鲁棒棒多变量量预估控控制器RRMPCCT后，降降低能耗耗、提高高产品收收率、获获得明显显的经济济效益8870万万元/年。 (5)抚顺顺石化一一厂，兰兰州炼油油厂等。 (66)福建建炼油厂厂化工有有限公司司与浙江江大学合合作开发发催化裂裂化装置置先进控控制系统统，于996年3月通过过国家教教委组织织的鉴定定。主要要内容有有：不可可测变量量与产品品质量指指

42、标的在在线软测测量，单单、多变变量预估估控制器器及反/再单元元的故障障检测三三部分，实实现了在在线估计计和产品品质量指指标的卡卡边控制制以及催催化裂化化反/再单元元的故障障诊断与与预测，年年经济效效益可达达3000万元。 (77)洛阳阳石油化化工总厂厂与石油油大学、洛洛阳石化化公司共共同开发发催化裂裂化装置置反/再、分分馏系统统先进控控制是国国家八五五重点科科技攻关关项目，采采用友力力20000集散散系统，于于96年通通过鉴定定。反/再系统统采用反反应热为为被控变变量及反反应温度度的多变变量协调调预估控控制。操操作平稳稳，波动动范围减减少300%。主主分馏塔塔的汽油油干点与与柴油凝凝固点多多变

43、量协协调控制制技术，粗粗汽油干干点由11982001，汽油油约提高高0.44吨/小时。轻轻柴油凝凝固点由由-5.3-1，轻柴柴油约提提高0.8吨/小时。每每年可增增产值7764.8万元。 (8)茂茂名石化化炼油厂厂与石油油大学联联合开发发催化裂裂化装置置先进控控制与实实时优化化系统：(1). 反反应深度度多变量量协调预预估控制制系统；(2). 反反应深度度实时优优化与协协调系统统；(33). 粗汽油油干点控控制系统统。反应应深度寻寻优可取取得年经经济效益益10000万元元以上。汽汽油干点点与柴油油90%点在线线计算和和控制，实实现卡边边，年经经济效益益在5000万元元以上。(9)上海海交通大大

44、学与浙浙江大学学开发研研制的多多变量约约束控制制软件包包MCCC是一个个处理约约束的多多变量、多多目标、多多控制模模式和基基于模型型预测的的最优控控制器，已已成功应应用于石石家庄炼炼油化工工股份有有限公司司催化裂裂化装置置（反应应再生系系统、分分馏系统统以及吸吸收稳定定系统），效效益的提提高十分分明显。首首先装置置的总处处理量有有较大的的提高；其次产产品的分分布有较较大的改改善，汽汽油收率率提高了了2.333%，液液体气收收率提高高了1%，同时时轻柴油油收率下下降了22.577%。纯纯原料利利润也提提高了44.8%。综合合上述因因素年经经济效益益在12200万万元以上上。2. 常减减压装置置齐鲁石化公公司胜利利炼油厂厂引进HHoneeyWeell 公司先先进控制制软件。自自19997年1月份投投运以来来，通过过不断改改进，目目前基本本正常。HoneyWell公司先进控制技术主要内容有：数据库平台（APECS），分馏工艺计算软件（Fractionator Toolkit），中间调节控制（Intermedi