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《浙江大学》 2003年
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多变量有约束模型预测控制算法及软件实现研究与应用

刘富春  
【摘要】: 预测控制技术自70年代产生以来,以其优良的控制性能受到过程控制界的青睐。以预测控制技术为核心的多变量有约束控制软件包,更以其在应用中所显现的巨大经济效益而备受世人瞩目。相关文献仅仅介绍软件包的功能与应用,却很少涉及其技术细节。为了加快发展我国的工业控制技术,替代进口,开发出我们自己的先进控制软件,势在必行。 本文面向工程应用对我们自主开发的多变量模型预测控制工程软件FrontAPC的体系结构,算法,技术以及在过程控制中的应用进行了深入研究。从模型预测控制工程软件的实际需要出发对模型预测控制算法的模型预测、稳态优化算法,动态优化算法进行了研究。针对实际的两个工业过程,通过对其特性的分析,给出了基于模型预测控制的控制方案,并进行了应用和仿真研究。 本文的主要贡献包括: 1.介绍了我们自主开发的模型预测控制工程软件—FrontAPC的体系结构以及其具有的功能和特点。并给出了这些功能的实现形式。 2.在FrontAPC稳态优化部分,作者给出了一种多优先级稳态优化算法。 该算法充分考虑实际工程需要,根据工艺工程师定义的优先级依次满足优化目标,从而避免了将优先级不同的优化目标放到一个目标函数中所导致的多目标问题,并充分利用系统的自由度,保证了解的唯一性。 3.在FrontAPC动态优化部分,采用区间优化动态控制算法。该算法中,作者采用改进的预测模型来减小模型时域与消除截断误差,形式上采用区间控制防止操纵变量的频繁动作。并在算法中实现了漏斗技术与block技术,利用性能比来使得控制器调整简单直观。 4.作者给出了一种多变量有约束快速DMC算法,该算法与常规多变量有约束DMC算法比较,极大减小了计算负担,而性能上损失很少,可以在现有的DCS系统上进行二次开发,对于一些资金缺乏的工厂在现有DCS系统基础上实现先进控制很有实际意义。 5.介绍了模型预测控制在PTA装置中的应用。针对扬子石化PTA装置中 摘要 的加氢反应浆料浓度控制系统,作者进行了系统分析,方案设计,测 试,辨识,以及预测控制器投运。作者还参与了溶剂脱水塔控制与优 化的,方案设计,测试,辨识,以及控制器投运,两项目己通过江苏 省科技厅鉴定,取得年经济效益1913.2万元。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TP273.5

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 陈杨;基于微分—代数混合方程机理模型的非线性预测控制[D];浙江大学;2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李迎春,申东日,陈义俊;单值动态矩阵控制的应用研究[J];化工自动化及仪表;2002年01期
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9 李平,王树青,王骥程;过阻尼过程的预测控制及其在工业热处理炉上的应用[J];自动化学报;1997年03期
10 席裕庚,谷寒雨;有约束多目标多自由度优化的可行性分析及软约束调整[J];自动化学报;1998年06期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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5 钟小芳,蒋中;基于Laguerre 函数近似模型的多变量系统增量型预测控制的算法[J];安徽大学学报(自然科学版);2001年02期
6 陈华友,许义生;非负可变权重的组合预测模型研究[J];安徽大学学报(自然科学版);1998年02期
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8 蒋中;双线性系统的一步预测控制[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);1998年02期
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10 邱爱保;邓小刚;吕爱清;;宜春市食物生产全要素相对生产率的测度[J];安徽农业科学;2006年23期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 孙鹤旭;梁涛;雷兆明;;基于状态空间模型的多时域预测控制系统的闭环特性[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 李德伟;席裕庚;;有界扰动系统基于集结的鲁棒预测控制器设计[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 杨建华;刘文琦;卢伟;;注汽锅炉蒸汽干度的模糊预测控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 李刚;王庆林;黄彪;;随机扰动下的动态矩阵控制系统性能监控、调节与诊断[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 张颖;巢志骏;席裕庚;;预测调度算法在单机问题中的应用[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 吴义虎;宋丹丹;侯志祥;袁翔;;车辆横摆角速度的广义预测控制研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
7 莫晓明;;基于多模型综合的DMC控制及其应用[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
8 王孝红;吴姝芹;申涛;范勇;;灰色预测控制及在篦冷机系统中的应用[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
9 李会军;叶宾;;一种基于递归BP神经网络的多步预测控制方法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
10 薛美盛;王振;赵铁彪;;多模型模糊修正广义预测控制仿真研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 冷欣;船用增压锅炉汽包水位预测控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 罗石;线控转向系统主动安全预测控制策略的研究[D];江苏大学;2010年
3 张会红;基于XNOR/OR的FPRM极性优化研究[D];华东理工大学;2011年
4 栗伟;催化裂化过程建模与应用研究[D];浙江大学;2010年
5 周猛飞;延迟焦化工业过程先进控制与性能评估[D];浙江大学;2010年
6 杜静静;基于非线性度量和MLD-MPC的多模型方法研究[D];浙江大学;2010年
7 魏晋宏;预测控制在工业生产过程中的应用研究[D];太原理工大学;2011年
8 程远雄;永磁同步直线电机推力波动的优化设计研究[D];华中科技大学;2011年
9 修观;非线性模型预测控制方法在滑翔弹道控制中的应用研究[D];南京理工大学;2011年
10 陈益;具有目的域的光电稳定跟踪系统满意控制策略[D];南京理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 武海博;预测函数控制系统的鲁棒性研究[D];郑州大学;2010年
2 李长鹏;基于CSTR温度系统的模糊神经网络预测控制研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 王岩;智能建模和模糊广义预测控制研究及在船舶减纵摇控制中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 谢笑颖;环境最优船舶区域动力定位方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 李响;油品调和优化问题的研究[D];大连理工大学;2010年
6 王峰;时滞系统的辨识与控制[D];大连理工大学;2010年
7 赵丹;基于MPSO-RBF预测控制的瓦斯监控系统研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
8 张艳;基于模糊神经网络的集中供热负荷预测[D];辽宁工程技术大学;2009年
9 赵春雪;基于风险管理理论的高速公路项目施工进度目标规划研究[D];天津理工大学;2010年
10 李楠;基于BP神经网络广义预测控制在气体压缩过程中的应用研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王杉林;;一类非凸二次规划问题的全局最优性充分条件[J];重庆师范大学学报(自然科学版);2008年04期
2 徐祖华;赵均;钱积新;;基于操作轨迹模型的非线性预测控制算法[J];电路与系统学报;2009年01期
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4 杨健,钱积新,周春晖;非理想多元物系精馏塔动态数学模型[J];化工学报;1990年01期
5 张正江;邵之江;陈曦;钱积新;;大范围工况变化下联塔的严格机理模拟研究[J];化工自动化及仪表;2006年06期
6 杨剑锋;钱积新;赵均;;变增益的非线性预测控制算法[J];化工自动化及仪表;2006年06期
7 谢生钢;周立芳;赵麟菱;;污水处理过程的多目标多模型预测控制方法研究[J];化工自动化及仪表;2008年01期
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9 袁忠于;周凤岐;;一种非线性系统自适应预测控制方法[J];火力与指挥控制;2011年01期
10 刘兵,冯纯伯,李长庚;具有间隙预补偿的非线性预测控制[J];控制理论与应用;1999年02期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 徐祖华;模型预测控制理论及应用研究[D];浙江大学;2004年
2 江爱朋;大规模简约空间SQP算法及其在过程系统优化中的应用[D];浙江大学;2005年
3 杨剑锋;基于组合模型的非线性预测控制算法及其应用研究[D];浙江大学;2007年
4 王可心;大规模过程系统非线性优化的简约空间理论与算法研究[D];浙江大学;2008年
5 牛健;双时标预测控制算法的研究[D];浙江大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 李伟;刘育骐;金和平;;双值DMC控制及在快速动态过程中的应用[J];计算技术与自动化;1993年01期
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 闫杰,陈新海;多变量控制系统硬件冗余配置的定量分析[J];航空学报;1994年07期
2 丁凯锋,樊思齐;多变量控制模拟计算中应该注意的问题[J];燃气涡轮试验与研究;1998年02期
3 徐刚,曹广忠,费跃农;基于LQG/LTR多变量鲁棒简化控制算法[J];深圳大学学报(理工版);2001年03期
4 刘军;刘丁;钱富才;王玲芝;;基于模糊神经网络大容量输油泵多变量控制[J];控制理论与应用;2005年06期
5 高希明;孟彦京;;一种基于神经元的解耦控制算法研究[J];陕西科技大学学报(自然科学版);2009年01期
6 黄金泉,蔡红武,孙健国;航空发动机多变量三层神经网络控制[J];航空动力学报;1999年02期
7 郑亚锋,陈彦桥,刘吉臻;基于动态解耦的多变量协调控制系统设计及应用[J];华北电力大学学报;2005年05期
8 卢润德,张国定,王忠奎;一种新颖的软件设计方法及其实现[J];中国矿业大学学报;1990年03期
9 王永初;;球磨机控制系统的设计[J];华侨大学学报(自然科学版);1990年02期
10 周德云;陈新海;佟明安;;一种新的鲁棒多变量广义预测控制算法[J];控制与决策;1992年06期
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4 梁秀霞;张燕;王晓晔;陈增强;袁著祉;;基于多目标规划带约束的广义预测控制算法研究[A];2005中国控制与决策学术年会论文集(上)[C];2005年
5 赵天航;陈增强;袁著祉;;两输入两输出PI型广义预测控制器[A];1997年中国控制会议论文集[C];1997年
6 梁秀霞;陈增强;袁著祉;;带约束的多变量广义预测控制算法研究[A];2003中国控制与决策学术年会论文集[C];2003年
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8 夏凡;葛军;高黛陵;;多变量控制系统仿真平台SimPlat[A];1998年中国控制会议论文集[C];1998年
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10 王文天;;鞍钢集团热连轧厂1780mm精轧机活套控制功能分析[A];冶金轧制过程自动化技术交流会论文集[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前9条
1 浙江大学教授 王树青;自动化在化学工业大有作为[N];中国化工报;2006年
2 金石;轧钢模型控制技术培训首次在中国举行[N];中国冶金报;2007年
3 赵凤莉 赵春梅;多变量控制甲醇精馏安全稳定[N];中国化工报;2011年
4 本报记者 宋亚林;迎头赶上 控制先行[N];中国航空报;2008年
5 木公;有界微分网络技术:信息处理新时代[N];中国石化报;2002年
6 王明毅;SGP和SGI将为田齐兹油田年增油千万吨[N];中国石油报;2005年
7 孙广明;春兰技术中心“四个一流”集合点[N];证券日报;2003年
8 通讯员 木鹿;企业优化将大幅度提升石化工业效益[N];中国石油报;2000年
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1 薛亚丽;热力过程多变量控制系统的优化设计[D];清华大学;2005年
2 李奇安;广义预测控制算法简化实现方法研究[D];浙江大学;2005年
3 綦守荣;中储式钢球磨制粉系统的建模与优化控制研究[D];华北电力大学(河北);2008年
4 王东风;多变量智能控制在电厂制粉系统中的应用研究[D];华北电力大学;2001年
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7 朱康武;作业型ROV多变量位姿鲁棒控制方法研究[D];浙江大学;2012年
8 王庆利;先进控制策略在单元机组协调控制系统中的应用研究[D];东北大学;2008年
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1 李德刚;基于管控一体化设计的制造执行系统(MES)[D];山东大学;2005年
2 荣立烨;基于神经网络的航空发动机控制研究[D];西北工业大学;2007年
3 高军;基于ILQ理论的热连轧活套控制系统研究与设计[D];上海交通大学;2008年
4 叶景明;多变量系统的PID控参数设计方法研究[D];北京化工大学;2009年
5 楼冠男;单元机组协调控制系统结构分析及抗干扰设计[D];华北电力大学(北京);2011年
6 焦军胜;基于广义最小方差的多变量系统控制器性能评价研究[D];北京化工大学;2012年
7 李华英;航空发动机多变量鲁棒控制方法研究[D];南昌航空大学;2010年
8 王前宇;基于控制结构优化的航空发动机多变量鲁棒控制研究[D];南京航空航天大学;2010年
9 杜之正;预测控制在电厂协调控制系统中的研究[D];华北电力大学;2013年
10 冷增强;循环流化床锅炉燃烧控制系统的解耦研究[D];西安理工大学;2010年
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