《多層結構過程控制系統性能實時監控、評估與最佳化》是依託浙江大學，由蘇宏業擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：多層結構過程控制系統性能實時監控、評估與最佳化
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：蘇宏業
- 項目類別：重點項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
流程工業在我國國民經濟中占有舉足輕重的地位，我國流程工業普遍存在能耗大、成本高、資源利用率低等問題，多層結構過程控制與最佳化是流程工業節能降耗的重要手段，但由於流程工業對象特性複雜、控制系統規模龐大、缺乏維護等原因，控制系統難免出現性能下降，成為制約流程工業生產過程持續實現節能降耗目標的原因。本項目以大型流程生產過程為背景，研究面向多層結構過程控制系統性能實時監控、評估與最佳化理論與技術。主要研究內容包括：(1)基礎迴路控制系統性能實時監控、評估與診斷理論及技術；(2)耦合多迴路控制性能實時監控、評估與最佳化理論及技術；(3)模型預測控制系統性能實時監控及其最佳化層經濟性能評估與最佳化；(4)全流程預測控制系統協調與最佳化理論；(5)基於過程先驗知識、專家系統的控制系統性能綜合分析與最佳化；(6)研究成果在石化等大型生產過程如聚乙烯中的套用與試點。
結題摘要
多層結構過程控制與最佳化是流程工業節能降耗的重要手段，控制系統性能評估是過程控制領域國際上的前沿研究熱點。本項目通過研究，取得以下主要成果：(1) 提出了流程工業單迴路層-多迴路層-MPC層-MPC協調層的多層結構控制系統性能評估體系。在單迴路層評估提出了基於疊代凸最佳化的結構受限控制器性能評估理論，解決了基礎迴路固有波動控制評估非凸計算難題；在多迴路層提出新型子空間-約束LQG評估基準，揭示了多迴路間性能約束規律；在MPC層提出機會退避機制，實現固有波動在穩態最佳化與動態控制層的再分配與再抑制，解決控制性能診斷到控制參數重診定的“落地”問題；在MPC協調層提出了基於分散式活動集與雙模最佳化的多MPC協調算法，解決協調評估計算代價高、疊代博弈次優的難題。(2) 提出了流程工業控制系統性能診斷的系列理論與方法。提出本質時間分解和符號化轉移熵的過程信號因果分析方法，定量給出迴路波動的內/外成因的區分原理，解決迴路波動隨機特徵下的波動成因準確區分問題；提出數據驅動XCH模型描述執行機構粘滯特性，結構簡單，實現了迴路內生波動的機理分析與準確定位；提出高效自適應KPCA算法與自適應潛結構模型，實現控制性能波動的關聯快速分析，傳播途徑的實時跟蹤。(3) 多層結構控制系統性能評估體系納入先進控制與最佳化第一項國際標準。先進控制與最佳化技術(APC-O)是實現流程工業信息化與工業化深度融合的關鍵技術，目前國內外相關產品眾多，差異大，迫切需要統一的標準進行規範。浙江大學於2012年獲得APC-O第一項國際標準(ISO 15746)的制定權，為我國開發下一代自主智慧財產權的先進控制與最佳化系統產品奠定了堅實的基礎。共發表英文專著2本，在IEEE Transactions等國際期刊和本領域重要的國際會議上發表論文83篇，SCI收錄47篇。培養研究生37名，授權國家發明專利8項。
