工业过程先进控制及应用-控制理论与工程的发展9188.docx

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1、 过程控制中的若干问题一、 控制理论发发展1.40-50年代代经典控制制理论 传传递函数为为基础,在频率域域对单输入入单输出SSISO控控制系统分分析与设计计的理论 220世纪440年代开开始形成的的控制理论论被称为“20世纪纪上半叶三三大伟绩之之一” 最辉煌煌的成果之之一PIDD控制 根轨迹迹Evanns 频率特特性Nyqquistt BBode 随动控控制 定值控制制 定量分分析困难 定性分分析相当有有用 2. 600年代现代代控制理论论状态空间方方法为基础础，以极小小值原理和和动态规划划方法等最最优控制理理论为特证证，而以采采用卡尔曼曼滤波器的的随机干扰扰下的线性性二次型系系统宣告了了时

2、域方法法的完成。研究多输入入多输出系系统在航天、航航空、导制制等领域取取得了辉煌煌的成果对复杂工业业过程却显显得无能为为力,主要原因因：要有精精确过程数数学模型建精确过程程数学模型型难点：机理复杂 非线性与与分布参数数 时变变性不确定性 多多变量之间间耦合 信息不不完全性 IFAC-系系统辨识与与参数估计计 (19965年以以来每三年年一次)现代工业过过程建模主主要特征：模型的层次次性。系统统结构为递递阶结构型型，为此过过程建模将将围绕着结结构逐层进进行，各层层模型之间间通过信息息通道相互互联系。模型的多时时标性。模模型的各层层次时标快快慢亦是不不同的，每每一层次兼兼有两种状状态，相对对于下层

3、快快时标系统统它是离散散事件变量量，相对于于上层慢时时标系统，它它可视为连连续时间变变量。信息的多样样性。信息息是语言，文文字，图形形，符号,图象，数数字等多媒媒体信息集集成。建模方法：机理建模模；经验建建模；智能能建模（神神经网络建建模、知识识模型、模模糊模型、逻逻辑关系模模型等）。3. 七十十年代开始始逐步发展展形成了大大系统理论论大系统理论论是现代控控制理论和和系统理论论相结合，其其核心思想想是系统的的分解与协协调，多级级递阶优化化与控制。大系统理论论仍未突破破现代控制制理论的基基本思想与与框架，除除了高维线线性系统之之外，它对对其它复杂杂系统仍然然束手无策策。对于含有大大量不确定定性和

4、难于于建模的复复杂系统，基基于知识的的专家系统统、模糊控控制、人工工神经网络络控制、学学习控制和和基于信息息论的智能能控制等应应运而生，它它们在许多多领域都得得到了广泛泛的应用。成成为自动控控制的前沿沿学科之一一。智能控制与与传统控制制方法相结结合：模糊变结构构控制(FFVSC) 自适应模糊糊控制(AAFC)自适应神经经网络控制制(ANNNC) 神经网络变变结构控制制 (NNNVAC) 神经网络预预测控制(ANNPPC)模糊预测控控制(FPPC)专家模糊控控制(EFFC) 模糊神经经网络控制制(FNNNC) 专家神经经网络控制制(ENNNC)二、 工业过程计计算机控制制发展1. 直接数字控控制

5、（DDDC） 70年代代以前DDC实现现集中控制制，代替常常规控制仪仪表控制算法：单回路及及常用复杂杂控制系统统由于集中控控制的固有有缺陷，硬硬件可靠性性低,未能普及及2. 集散散控制系统统（DCSS） 70-80年代代DCS在硬硬件上将控控制回路分分散化，数数据显示、实实时监督等等功能集中中化，有利利于安全平平稳生产。就控制策略略而言，DDCS仍以以简单PIID控制为为主，再加加上一些复复杂控制算算法，并没没有充分发发挥计算机机的功能和和控制水平平。3. 二级级优化控制制 80年代代以后在DCS的的基础上实实现先进控控制和优化化控制。在硬件上采采用上位机机和DCSS或电动单单元组合仪仪表相结

6、合合，构成二二级计算机机优化控制制。以多变量预预测控制为为代表的先先进控制策策略和静态态优化控制制成功应用用，取得明明显经济效效益以后,出现了众众多先进控控制和静态态优化控制制软件公司司：Aspenn(美国) DMC Corpp. DMMC Dynnamicc Mattrix Conttrol DMMI Dyynamiic Maatrixx Ideentifficattion SetPPonitt Incc SMCAA SetPPonitt Mulltivaariabble CContrrol Archhiteccturee SMMC-Iddcom MMultiivariiablee Conn

7、troll pacckagee SMMC-Teest Platte teest ppackaage SMMC-Moodel IIdenttificcatioon paackaggeHoneyywelll proofimaaticss (美国国) RMPCCT Robbust Multtivarriablle PreeducttiveCContrrol TTechnnologgy PPCT Preedicttive Conttrol TechhnoloogyTreibber CContrrol (加拿大) OOPC Opttimumm Preedicttive ConttrolAderssa (

8、法法国)HIECCON Hiierarrcheccal CConsttrainnt Coontrool PPFC Prredicctivee Funnctioonal Conttrol GGLIDEE Iddentiificaationn PacckageeInvennsys PPrediictivve Coontrool CConnooisseeur On-lline Modeellinng(英国 ) Lttd Coontroollerr OOn-liine AAdapttive Conttrol CConsttrainned OOptimmizattion Simuulatiion Sci

9、eence Cor. ROOMeo OOn-liine/OOff-lline OPtiimizaatio 国外著名名公司的先先进控制软软件包及应应用DMC公司司：DMC软件件包首次应应用时间11985 使用套数数(19995统计) 6600套Setpooint公公司：IDCOOM-M软软件包,首次应用用时间19987 使用套套数(19995统计计) 4002套 SCMMCA软件件包首,次应用时时间19993Profiimatiics公司司：PCT软件件包,首次应用用时间19984 使用套套数(19995统计计) 3772套 RMPPCT软件件包首,次应用时时间19991Aderssa公司：ID

10、COOM软件包包,首次应用用时间19973 使用套套数(19995统计计) 4338套 软HIECCON件包包首,次应用时时间19886Treibber公司司：OPC软件件包,首次应用用时间19987 使用套套数(19955统计) 4166套4. 工业业过程计算算机集成控控制-990年代随着计算机机及网络技技术的发展展，DCSS出现了开开放式系统统，实现多多层次计算算机网络构构成的管控控一体化系系统（CIIPS）。将生产调度度计划与、经经营管理和和决策引入入计算机控控制系统构构成计算机机集成控制制（CIPPS）,由五级组组成：基础础控制级 先进控控制与优化化控制级 计划与与调度级 生产经经营管

11、理级级 决策级级计算机集成成控制（CCIPS）核核心是信息息的获取、处处理与加工工。同时，以现现场总线为为标准，实实现以微处处理器为基基础的现场场仪表与控控制系统之之间进行全全数字化、双双向和多站站通讯的现现场总线网网络控制系系统（FCCS）。它它将对控制制系统结构构带来革命命性变革，开开辟控制系系统的新纪纪元。三、当前过过程控制系系统发展的的一些主要要特点1生产装装置实施先先进控制成成为发展主主流由于受到经经典控制理理论和常规规控制的限限制，难以以处理工业业过程中存存在的耦合合性、非线线性和时变变性等。随随着企业提提出的高柔柔性、高效效益的要求求，上述控控制方案已已经不能适适应，以多多变量预

12、测测控制为代代表的先进进控制策略略的提出和和成功应用用以后，先先进控制受受到了过程程工业界的的关注, 生产装置置实施先进进控制成为为发展主流流。先进过程控控制（Addvancced pproceess ccontrrol，AAPC）是是指一类在在动态环境境中，基于于模型、充充分借助计计算机能力力，为工厂厂获得最大大利润而实实施的运行行和技术策策略。这种种新的控制制策略实施施后，系统统运行在最最佳工况，实实现所谓“卡边生产产”。据资料料报道，一一个乙烯装装置投资1163万美美元实施先先进控制，完完成后预期期可获得效效益6000万美元/年。国外许多控控制软件公公司和DCCS生产商商都在竞相相开发先

13、进进控制和优优化控制的的商品化工工程软件包包，西方国国家有一定定规模的先先进控制软软件公司大大约有455家，推出出APC软软件3122种，全世世界应用AAPC有数数千项，AAPC软件件应用年增增长率达到到30%左左右，先进进控制策略略主要有：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技技术故障检测、诊诊断与容错错控制智能控制(专家控制制、模糊逻逻辑控制和和神经网络络控制)等，尤其其智能控制制已成为开开发和应用用的热点。著名过程控控制专家DD.E.SSeborrg提出过过程控制策策略分类：第一类(传传统控制策策略)：PID控制制；比值控控

14、制；串级级控制；前前馈控制。第二类(先先进控制经典技术术)：增益调调整；时滞滞补偿；解解耦控制 ；选择择性控制。第三类(先先进控制流行技术术)：模型预预测控制；统计质量量控制；内内模控制；自适应控控制。第四类：(先进控制制潜在技术术) ：最优优控制；非非线性控制制；专家系系统；模糊糊控制；神神经网络控控制。第五类(先先进控制研究中策策略)：鲁棒控控制；H和综合。先进控制策策略主要有有：纯滞后补偿偿控制：Smitth预估补补偿器，各各种改进SSmithh预估补偿偿器，观测测补偿器，采采样控制，内内模控制，达达林控制等等,这些方法法对模型参参数变化灵灵敏度太高高，鲁棒性性差。 多变变量关联(解耦)

15、系统：被控控变量与操操纵变量正正确匹配；参数整定定；减少控控制回路；多变量解解耦控制 。 针对对不确定性性出现了自自适应控制制,鲁棒控制制。自适应控制制系统是一一个具有适适应能力的的系统，它它必须能够够辩识过程程参数与环环境条件变变化，在此此基础上自自动地校正正控制规律律。 适应控制是是辨识与控控制的结合合，但两者者有一个难难解决的矛矛盾； 适应控制中中，除了原原来的反馈馈回路外，还还增加了调调整控制算算法的适应应作用回路路，后者（外外层回路）常常常是非线线性的，系系统的稳定定性有时无无法保证； 鲁鲁棒控制的的任务是设设计一个固固定控制器器，使得相相应的闭环环系统在指指定不确定定性扰动作作用下

16、仍能能维持预期期的性能，或或相应的闭闭环系统在在保持预期期的性能前前提下，能能允许最大大的不确定定性扰动。 鲁棒棒控制的研研究是近年年来非常热热门的研究究课题。多变量预测测控制：预预测模型、反反馈校正、滚滚动优化由于预测控控制的一些些基本特征征使其产生生许多优良良性质：对数学模型型要求不高高且模型的的型式是多多样化的；具有良好的的跟踪性能能和较强的的抗干扰能能力；对模型误差差具有较强强的鲁棒性性。主要研究：稳定性（带带约束MPPC以及开开环不稳定定、非最小小相位、时时滞等特性性的对象）；MPC鲁棒棒性分析和和综合；可可行性（在在给定约束束与性能指指标的条件件下，相应应的预测控控制规律是是否存在

17、的的问题）；非线性MMPC性能能和算法研研究。推理控制及及软测量技技术推断控制是是利用数学学模型由可可测信息将将不可测的的输出变量量推算出来来实现反馈馈控制，或或将不可测测扰动推算算出来以实实现前馈控控制。由于推断控控制是基于于模型的控控制，要获获得过程模模型精确的的难度较大大，所以这这类推断控控制应用不不多。 软软测量的基基本思想是是对于难于于测量或暂暂时不能测测量的重要要变量（或或称之为主主导变量），选选择另外一一些容易测测量的变量量（或称之之为辅助变变量），通通过构成某某种数学关关系来推断断和估计，以以软件来代代替硬件（传传感器）功功能。这类方法具具有响应迅迅速，连续续给出主导导变量信息

18、息，且具有有投资低，维维护保养简简单等优点点。数据校正，动动态预测，在在线校正。故障检测、诊诊断与容错错控制故障检测和和诊断：基基于信号处处理的方法法、基于解解析模型的的方法和基基于知识的的方法。基基于多变量量统计技术术的方法也也在近年来来迅速发展展起来。研究内容：鲁棒性，自自适应性、综综合诊断研究方法：（1） 人工神经网网络与模糊糊逻辑方法法的结合。（2） 人工神经网网络与专家家系统方法法相的结合。（3） 小波变换技技术与人工工神经网络络的结合。一一种方法是是用小波分分析对信号号进行预处处理，通过过将小波基基与信号的的内积进行行加权和来来实现信号号特征的提提取，然后后将提取的的特征向量量送入

19、神经经网络处理理；另一种种方法即所所谓的小波波神经网络络（WNNN），它把把小波变换换与神经网网络有机地地结合起来来，充分继继承了两者者的优点，是是一种很有有前途的方方法。（4） 多变量统计计技术与基基于知识的的方法的结结合。多变变量统计技技术是基于于稳态数据据建立起来来的模型，因因而难于应应用到对瞬瞬态过程的的监测上；本质上是是基于线性性过程发展展起来的，但但实现起来来过于复杂杂；自身难难于实现故故障原因的的解释。因因此，将多多变量统计计技术与基基于知识的的方法相结结合，构造造出一种充充分利用各各自优势的的混合型方方法是一种种必然趋势势。统计过程控控制(SPPC)统计过程控控制判断过过程是否

20、处处于“在控状态态”或“失控状态态”，并通过过产品质量量分析，从从中发现过过程中可改改善因素，并并加以改进进。理论基基础是中心心极限定理理和3原理。方法：控制制图方法；多变量投投影方法（PCA,PLS）。统计过程控控制方法主主要用于过过程监视和和异常工况况检测、质质量的统计计建模等。智能控制(专家控制制、模糊逻逻辑控制和和神经网络络控制)等，尤其其智能控制制已成为开开发和应用用的热点。模糊控制优优点：模糊糊控制是建建立在经验验基础上的的控制，无无需建立数数学模型，是是解决不确确定系统的的一种途径径；具有较较强的鲁棒棒性。缺陷：模糊糊控制设计计缺乏系统统性，无法法定义控制制目标，控控制规则的的选

21、择、论论域的选择择，模糊集集的定义、量量化因子的的选取等多多采用试凑凑法，这对对复杂控制制是难于凑凑效的。研究内容：模糊控制制稳定性；模糊模型型的辩识；模糊最优优控制；模模糊自适应应控制；与与其它控制制结合等。专家控制 优点点：专家控制是是建立在经经验基础上上的控制，无无需建立数数学模型，是是解决不确确定系统的的一种途径径；具有较较强的鲁棒棒性。研究内容：如何解决决好知识的的获取，以以及如何进进行实时性性的搜索以以解决实时时控制问题题；如何将过程程的深层与与浅层知识识合理结合合起来构造造知识库，有有效地自动动修改知识识库；如何进行专专家控制系系统的稳定定性、可控控性分析；如何建造通通用的满足足

22、过程控制制的专家开开发工具。神经网络控控制ANN的主主要吸引力力在于：l 能够以任意意精度逼近近任意非线线性映射，给给建模带来来一种非传传统的表达达工具；l 自适应性能能力，包括括自学习能能力，自组组织推理能能力等；l 并行结构和和并行处理理，它不但但结构上是是并行的，处处理顺序也也是并行的的，因此处处理速度快快，能快速速实现大量量复杂的控控制算法，进进行实时处处理；l 分布式信息息存储与处处理结构，具具有独特的的容错性；缺陷：（11）近年来来对ANNN本身的研研究，如网网络结构、控控制参数等等没有根本本的突破；（2）ANN的泛泛化能力不不足；（33）网络本本身的黑箱箱式内部知知识表达方方式，

23、使其其不能利用用经验进行行学习，易易陷于局部部极小值。这这些固有的的缺陷极大大地限制了了ANN的应应用。研究内容：开展神经经网络控制制系统的稳稳定性、收收敛性、鲁鲁棒性和可可靠性等理理论研究；开展神经网网络的学习习算法研究究，研究新新的快速学学习算法，设设计用于控控制的新神神经网络模模型和算法法，改进现现有的算法法；研究NNCC与其它控控制方法的的结合例如如继续进行行NN在系统统辩识、状状态估计、自自适应控制制、故障诊诊断、容错错控制等；研究NN的的硬件实现现问题，促促进NN在控制制领域的应应用。2过程优优化受到普普遍关注在过程控制制中，过程程优化已受受到了普遍遍关注。在过程优化化中，主要要寻

24、找最佳佳的工艺参参数设定值值以获得最最大的经济济效益，这这称之为稳稳态优化。稳稳态优化采采用静态模模型，进行行离线或在在线优化计计算。生产过程的的优化是在在各种优化化条件下，求求取目标函函数的最优优值，通常常是复杂的的非线性优优化问题。在在过程优化化中，由于于系统的复复杂性，求求全局最优优值十分困困难，而且且实际过程程并不一定定要求最优优值，而只只要求得“优化区域域”或“满意解”就可满足足要求。最近有人提提出把工艺艺设计与控控制整体考考虑，在工工艺设计的的同时考虑虑到控制的的实施方案案及效果，就就可以在工工艺设计阶阶段消除那那些可能导导致控制困困难的因素素，这种方方法正在受受到人们的的关注。优

25、化算法基于模型的的优化算法法有解析法法、线性规规划、梯度度搜索法、数数值搜索法法、整数规规划法等。这这些算法比比较成熟。当前过程工工业一方面面向大型化化发展，另另一方面向向精细化发发展。采用用传统的优优化方法，经经常会出现现由于问题题太复杂导导致需要搜搜索的空间间太大而引引起的“组合爆炸炸”、搜索不不收敛或收收敛太慢而而找不到最最优解、收收敛在局部部最优点而而无法抵达达全局最优优点等问题题。为克服服这些问题题，出现了了一些新的的优化算法法。1)逐次二二次规划方方法（SQQP）这是一种“不可行路路径”法，在优优化过程中中，在过程程解向可行行域靠近时时，评价函函数也向最最优点逼近近，最优点点和可行

26、解解在优化终终点同时到到达。Biiegleer等在该该方法中考考虑了过程程模型的特特殊性，适适用于变量量众多的大大型优化命命题。国外外已开发的的许多过程程模型模拟拟与优化的的商品化软软件采用了了这一算法法。2)随机优优化方法这类算法都都将定向性性搜索（沿沿好的方向向）与随机机性搜索结结合在一起起，既有高高的搜索效效率与速度度，又能跳跳出局部最最优点，能能保证搜索索的收敛性性。主要有有模拟退火火法（SAA）、遗传传算法（GGA）。综综合SA和GA以及趋趋化法（CCA）的优优点，李兵兵等提出了了SAGAACIA算算法，搜索索性能很好好，可适用用于各种优优化命题。张张克进比较较了目前各各种随机优优化

27、计算的的特点，提提出一种更更完善的随随机搜索优优化方法综合优化化方法（SSOA），该该方法具有有良好的渐渐进收敛特特性、高的的最优率和和更快的收收敛速度，在在延迟焦化化装置上应应用后提高高了液体产产品收率。3)混沌优优化方法利用混沌运运动的“随机性”和遍历性性，得出一一种适用于于连续优化化的高效方方法。张春春慨等提出出在局部搜搜索空间利利用线性搜搜索加速解解的收敛速速度和精度度，并与精精确不可微微罚函数结结合来求解解非线性约约束优化问问题的新方方法，再进进行混沌搜搜索寻优。该该方法已经经应用在甲甲醛生产过过程的在线线优化中。4)区域优优化方法 对于任何一一个优化命命题，当采采用各种传传统的优化

28、化算法进行行寻优时，最最终所获得得的最优解解（或次优优解）在解解空间中都都表现为一一个最优点点，这种优优化被称为为点优化。实实际过程中中随着点优优化的进行行，当进入入某一个区区域后，继继续寻优对对优化目标标函数的影影响作用已已经不明显显。有时即即使寻到最最优工作点点，但也难难以实施。比比较理想的的优化方式式是区域优优化。所谓区域优优化是相对对于点优化化而言的，特特指围绕命命题的优化化目标，以以搜索解空空间中的具具有次优特特点的满意意区域为目目的的寻优优技术。优优化结果虽虽不一定是是全局最优优结果，但但这种优化化方法在工工程应用时时是合理的的并且能够够实施。对该方法的的研究处于于初级阶段段，其中

29、工工况的划分分和工况区区域的识别别是关键问问题。3传统的的DCS在在走向国际际统一标准准的开放式式系统自19755年第一套套分布式工工业控制计计算机系统统诞生以来来，历经近近20年，各各家DCSS生产厂家家的产品大大多不能兼兼容，最后后终于联手手共同推出出一种国际际标准的现现场总线（FFIELDDBUS）控控制系统，它它被公认为为具有时代代特点的新新一代分布布式计算机机控制系统统，它的主主要特点为为：（1）开开放性 现现场总线采采用同一种种国际标准准的通讯协协议，不同同厂家的产产品可方便便地互联，可可与局域网网相连；（22）智能化化现场仪表表 除了一一般现场控控制，检测测仪表功能能以外，还还具

30、有诊断断、自补偿偿、现场组组态、现场场校验功能能；（3）现现场仪表采采用数字信信号传输 提高传输输可靠性，节节约传输线线的投资；（4）彻彻底的分散散性 简单单控制回路路基本分散散在现场实实现，关键键数字信号号进中央控控制室，中中央控制室室主要完成成信息管理理、先进控控制和优化化。随着现场总总线技术的的出现和发发展，各种种现场总线线的市场竞竞争日趋激激烈，由于于各大集团团对于现有有市场利益益的追逐，使使统一的现现场总线国国际标准迟迟迟不能出出台。经过过妥协，在在20000年1月宣布有有8种现场总总线均列入入国际标准准，形成多多种现场总总线共同竞竞争的局面面。4综合自自动化系统统（CIPPS）是发

31、发展方向过程工业自自动化在990年代以以前仍是自自动化孤岛岛模式。进进入90年年代，企业业把提高综综合自动化化水平作为为挖潜增效效、提高竞竞争能力的的重要途径径。集常规规控制、先先进控制、过过程优化、生生产调度、企企业管理、经经营决策等等功能于一一体的综合合自动化成成了当前自自动化发展展的趋势。综综合自动化化就是在计计算机通讯讯网络和分分布式数据据库的支持持下，实现现信息与功功能的集成成，进而充充分调动人人的因素的的经营系统统、技术系系统及组织织系统（hhumannwaree）的集成成，最终形形成一个能能适应生产产环境不确确定性和市市场需求多多变性的全全局优化的的高质量、高高效益、高高柔性的智

32、智能生产系系统，这就就是CIMM思想在连连续工业中中的体现。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、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成成控制系统统一般由由由信息、优优化、控制制和对象模模型等组成成，具体可可由六级构构成，如图图所示工业过程计计算机集成成系统的核核心是信息息的获取、处处理与加工工。来自基基本控制级级的直接测测量信息，经经过浓缩处处理及加工工后变成

33、高高级控制的的不可测变变量的估计计信息以及及车间核算算信息和工工况信息，经经统计、分分析和汇总总后送到调调度级和管管理级，再再经深度加加工后进入入决策级作作为企业领领导决策的的依据。决决策级除来来自企业内内部的综合合信息外，还还要掌握市市场信息、同同行信息等等外部信息息。综合自动化化系统主要要特点有：(1) 系统主线采采用递阶系系统结构形形式。人的的介入程度度是自下而而上逐步增增加的，人人工智能的的应用程度度也是自下下而上逐步步增加的，但但是工作频频率的周期期是自下而而上逐步减减少的，如如基础控制制级的周期期在秒级，作作操优化的的周期在小小时级，调调度的周期期以天计，计计划的周期期以月、季季、

34、年计。(2) 系统的主线线是控制与与管理两个个方面。综综合自动化化系统需选选择合适的的计算机和和网络，实实行结构集集成。通常常由DCSS或现场总总线系统完完成控制任任务，由中中、小型机机或微机完完成管理任任务。(3) 系统信息的的集成至关关重要。来来自基础控控制级的直直接测量信信息，经过过数据处理理后变成先先进控制中中不可直接接测量变量量的估计信信息以及车车间核算信信息和工况况信息，经经统计、分分析和汇总总送到调度度级和管理理级，再经经深度加工工后进入决决策级作为为企业领导导决策的依依据。决策策级除来自自企业内部部的综合信信息外，还还要掌握市市场信息、同同行信息等等外部信息息。数据挖掘：我们正

35、处在在信息化的的社会，大大量信息在在给人们带带来方便的的同时也带带来了一大大堆问题：第一是信息息过量，难难以消化；第二是信息息真假难以以辨识；第三是信息息安全难以以保证；第四是信息息形式不一一致，难以以统一处理理。人们开开始提出一一个新的口口号：“要学会抛抛弃信息”。人们开始考考虑：“如何才能能不被信息息淹没，而而是从中及及时发现有有用的知识识、提高信信息利用率率?”面对对这一挑战战，数据开开采和知识识发现(DDMKD)技术就应应运而生，并并显示出强强大的生命命力。数据库急剧剧增长，数数据污染、不不真实、不不完全等。四、我国先先进控制软软件包应用用目前我国已已引进IDDCOM-M，SMCAA等

36、先进控控制软件，并并已投入使使用，取得得明显经济济效益。另外，Hooneywwell Proffimattics公公司已经与与中国石化化总公司合合作，在石石化行业推推广他们的的RMPCCT软件，部部分已投入入使用。国外这些软软件的价格格非常之高高，而且国国外厂商对对其核心技技术是保密密的。我国国通过“八五”“九.五”国家重点点科技攻关关等,在先进控控制与优化化控制方面面积累了许许多经验，成成功应用实实例亦不少少,部分成果果已逐渐形形成商品化化软件。1. 催化化裂化装置置 (11) 齐鲁鲁石化公司司胜利炼油油厂引进美美国Settpoinnt公司的的多变量预预测控制技技术（IDDCOM-M）。该该

37、技术在国国内首次成成功应用于于处理量为为60万吨/年催化裂裂化装置的的反/再系统上上。该项目目于93年9月底交付付工艺使用用，投运率率在95%以上，运运行情况良良好。平稳稳了生产、稳稳定了产品品质量、提提高轻质油油收率2.8%、增增加了处理理量、节约约了能耗。整整体效益显显著，超过过了预期的的387万元元/年的目标标。 (2) 大大庆石油化化工总厂和和Honeeywelll公司在在100万吨吨/年重油催催化装置反反/再系统和和分馏系统统中开发应应用了多变变量预估技技术，平稳稳了操作。掺掺渣油比例例稳定400%。在设设计能力1110%负负荷下能长长期稳定地地运行。汽汽油干点波波动方差减减少50%

38、。取得了了688.4万元/年的经济济效益。 (3) 兰兰州炼油化化工总厂处处理量为1120万吨吨/年重油催催化装置开开发应用了了HoneeyWelll Hiispecc Sullutioon公司先先进控制技技术。该软软件包主要要由RMPPCT（鲁鲁棒多变量量预估控制制技术），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98.92%，柴油凝固点由90.9%提高到94.4

39、%，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)前郭郭炼油厂重重油催化裂裂化装置在在反再系统统、分馏塔塔、吸收稳稳定部分采采用Honneywee11公司司的鲁棒多多变量预估估控制器RRMPCTT后，降低低能耗、提提高产品收收率、获得得明显的经经济效益8870万元元/年。 (5)抚顺顺石化一厂厂，兰州炼炼油厂等。 (66)福建炼炼油厂化工工有限公司司与浙江大大学合作开开发催化裂裂化装置先先进控制系系统，于996年3月通过国国家教委组组织的鉴定定。主要内内容有：不不可测变量量与产品质质量指标的的在线软测测量，单、多多变量预估估控制器及及反/再单元的的故障检测

40、测三部分，实实现了在线线估计和产产品质量指指标的卡边边控制以及及催化裂化化反/再单元的的故障诊断断与预测，年年经济效益益可达3000万元。 (77)洛阳石石油化工总总厂与石油油大学、洛洛阳石化公公司共同开开发催化裂裂化装置反反/再、分馏馏系统先进进控制是国国家八五重重点科技攻攻关项目，采采用友力22000集集散系统，于于96年通过过鉴定。反反/再系统采采用反应热热为被控变变量及反应应温度的多多变量协调调预估控制制。操作平平稳，波动动范围减少少30%。主主分馏塔的的汽油干点点与柴油凝凝固点多变变量协调控控制技术，粗粗汽油干点点由19882011，汽油约约提高0.4吨/小时。轻轻柴油凝固固点由-5

41、5.3-1，轻柴油油约提高00.8吨/小时。每每年可增产产值7644.8万元。 (8)茂名名石化炼油油厂与石油油大学联合合开发催化化裂化装置置先进控制制与实时优优化系统：(1). 反应深深度多变量量协调预估估控制系统统；(2). 反应应深度实时时优化与协协调系统；(3). 粗汽油油干点控制制系统。反反应深度寻寻优可取得得年经济效效益10000万元以以上。汽油油干点与柴柴油90%点在线计计算和控制制，实现卡卡边，年经经济效益在在500万元元以上。(9)上海海交通大学学与浙江大大学开发研研制的多变变量约束控控制软件包包MCC是一一个处理约约束的多变变量、多目目标、多控控制模式和和基于模型型预测的最

42、最优控制器器，已成功功应用于石石家庄炼油油化工股份份有限公司司催化裂化化装置（反反应再生系系统、分馏馏系统以及及吸收稳定定系统），效效益的提高高十分明显显。首先装装置的总处处理量有较较大的提高高；其次产产品的分布布有较大的的改善，汽汽油收率提提高了2.33%，液液体气收率率提高了11%，同时时轻柴油收收率下降了了2.577%。纯原原料利润也也提高了44.8%。综综合上述因因素年经济济效益在11200万万元以上。2. 常减减压装置齐鲁石化公公司胜利炼炼油厂引进进HoneeyWelll 公司司先进控制制软件。自自19977年1月份投运运以来，通通过不断改改进，目前前基本正常常。HonneyWeel

43、l公司司先进控制制技术主要要内容有：数据库平平台（APPECS），分分馏工艺计计算软件（Fractionator Toolkit），中间调节控制（Intermediate Regulatory Control）、鲁棒多变量预估控制器（RMPCT），鲁棒PID，计算结果的化验数据校正等。该技术具有鲁棒性强，优化性能好，操作灵活等特点。该软件投运以来，通过装置标定结果和分析表明，第二常减压装置的控制品质得到了改善，稳定了操作，提高了装置轻质油的回收率，由此可获592.1万元/年经济效益。兰州炼油厂厂3.连续重重整装置 (1)广州州石油化工工总厂连续续重整装置置采用美国国西雷公司司的数据平平台ONS

44、SEPECC、美国Seetpoiint公司司的多变量量预估软件件SMCAA，美国UOOP公司重重整反应辛辛烷值的计计算模型，实实施辛烷值值、反应器器加权平均均温度、反反应压力、氢氢/油比及进进料优化控控制。从996年4月投运以以来，平稳稳了生产，提提高了液体体产品收率率，降低了了能耗，提提高了产品品质量，获获得了3440多万/年经济效效益。 (2)金陵陵石化公司司炼油厂连连续重整和和抽提装置置上采用HHoneyywe111公司的鲁鲁棒多变量量预估控制制器RMPPCT，主主要有预处处理、加权权平均温度度、反应深深度、稳定定、二甲苯苯等单元的的5个多变量量控制器。投投运后，提提高产品合合格率，实实现了卡边边操作，增增加了液体体收率，获获得明显经经济效益3356万元元/年。 (3)镇海海炼化股份份有限公司司炼油厂连连续重整装装置采用美美国Asppen公司司DMCpplus先先进控制软软件，设计计了预加氢氢汽提塔及及重沸炉控控制器、预预加氢脱丁丁烷塔、CCCR反应应部分、稳稳定塔，投投运后装置置处理量提提高，产率率增加，能能耗降低获获得明显经经济效益5520万元元/年。 33.聚丙烯烯装置 (1)扬