工业过程先进控制及应用--控制理论与工程的发展PCD.docx

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1、编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第50页 共50页 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 传递函数为基础,在频率域对单输入单输出SISO控制系统分析与设计的理论 20世纪40年代开始形成的控制理论被称为“20世纪上半叶三大伟绩之一” 最辉煌的成果之一PID控制 根轨迹Evans 频率特性Nyquist Bode 随动控制 定值控制 定量分析困难 定性分析相当有用 2. 60年代现代控制理论状态空间方法为基础，以极小值原理和动态规划方法等最优控制理论为特证，而以采用卡尔曼滤波器的随机干扰下的线性二次型系统宣告了时域方法的完成。研究

2、多输入多输出系统在航天、航空、导制等领域取得了辉煌的成果对复杂工业过程却显得无能为力,主要原因：要有精确过程数学模型建精确过程数学模型难点：机理复杂 非线性与分布参数 时变性不确定性 多变量之间耦合 信息不完全性 IFAC-系统辨识与参数估计 (1965年以来每三年一次)现代工业过程建模主要特征：模型的层次性。系统结构为递阶结构型，为此过程建模将围绕着结构逐层进行，各层模型之间通过信息通道相互联系。模型的多时标性。模型的各层次时标快慢亦是不同的，每一层次兼有两种状态，相对于下层快时标系统它是离散事件变量，相对于上层慢时标系统，它可视为连续时间变量。信息的多样性。信息是语言，文字，图形，符号,图

3、象，数字等多媒体信息集成。建模方法：机理建模；经验建模；智能建模（神经网络建模、知识模型、模糊模型、逻辑关系模型等）。3. 七十年代开始逐步发展形成了大系统理论大系统理论是现代控制理论和系统理论相结合，其核心思想是系统的分解与协调，多级递阶优化与控制。大系统理论仍未突破现代控制理论的基本思想与框架，除了高维线性系统之外，它对其它复杂系统仍然束手无策。对于含有大量不确定性和难于建模的复杂系统，基于知识的专家系统、模糊控制、人工神经网络控制、学习控制和基于信息论的智能控制等应运而生，它们在许多领域都得到了广泛的应用。成为自动控制的前沿学科之一。智能控制与传统控制方法相结合：模糊变结构控制(FVSC

4、) 自适应模糊控制(AFC)自适应神经网络控制(ANNC) 神经网络变结构控制 (NNVAC) 神经网络预测控制(ANNPC)模糊预测控制(FPC)专家模糊控制(EFC) 模糊神经网络控制(FNNC) 专家神经网络控制(ENNC)二、 工业过程计算机控制发展1. 直接数字控制（DDC） 70年代以前DDC实现集中控制，代替常规控制仪表控制算法：单回路及常用复杂控制系统由于集中控制的固有缺陷，硬件可靠性低,未能普及2. 集散控制系统（DCS） 70-80年代DCS在硬件上将控制回路分散化，数据显示、实时监督等功能集中化，有利于安全平稳生产。就控制策略而言，DCS仍以简单PID控制为主，再加上一些

5、复杂控制算法，并没有充分发挥计算机的功能和控制水平。3. 二级优化控制 80年代以后在DCS的基础上实现先进控制和优化控制。在硬件上采用上位机和DCS或电动单元组合仪表相结合，构成二级计算机优化控制。以多变量预测控制为代表的先进控制策略和静态优化控制成功应用，取得明显经济效益以后,出现了众多先进控制和静态优化控制软件公司：Aspen(美国) DMC Corp. DMC Dynamic Matrix Control DMI Dynamic Matrix Identification SetPonit Inc SMCA SetPonit Multivariable Control Architec

6、ture SMC-Idcom Multivariable Control package SMC-Test Plate test package SMC-Model Identification packageHoneywell profimatics (美国) RMPCT Robust Multivariable PreductiveControl Technology PCT Predictive Control TechnologyTreiber Control (加拿大) OPC Optimum Predictive ControlAdersa (法国)HIECON Hierarche

7、cal Constraint Control PFC Predictive Functional Control GLIDE Identification PackageInvensys Predictive Control Connoisseur On-line Modelling(英国 ) Ltd Controller On-line Adaptive Control Constrained Optimization Simulation Science Cor. ROMeo On-line/Off-line OPtimizatio 国外著名公司的先进控制软件包及应用DMC公司：DMC软件

8、包首次应用时间1985 使用套数(1995统计) 600套Setpoint公司：IDCOM-M软件包,首次应用时间1987 使用套数(1995统计) 402套 SCMCA软件包首,次应用时间1993Profimatics公司：PCT软件包,首次应用时间1984 使用套数(1995统计) 372套 RMPCT软件包首,次应用时间1991Adersa公司：IDCOM软件包,首次应用时间1973 使用套数(1995统计) 438套 软HIECON件包首,次应用时间1986Treiber公司：OPC软件包,首次应用时间1987 使用套数(1995统计) 416套4. 工业过程计算机集成控制-90年代随

9、着计算机及网络技术的发展，DCS出现了开放式系统，实现多层次计算机网络构成的管控一体化系统（CIPS）。将生产调度计划与、经营管理和决策引入计算机控制系统构成计算机集成控制（CIPS）,由五级组成：基础控制级 先进控制与优化控制级 计划与调度级 生产经营管理级 决策级计算机集成控制（CIPS）核心是信息的获取、处理与加工。同时，以现场总线为标准，实现以微处理器为基础的现场仪表与控制系统之间进行全数字化、双向和多站通讯的现场总线网络控制系统（FCS）。它将对控制系统结构带来革命性变革，开辟控制系统的新纪元。三、当前过程控制系统发展的一些主要特点1生产装置实施先进控制成为发展主流由于受到经典控制理

10、论和常规控制的限制，难以处理工业过程中存在的耦合性、非线性和时变性等。随着企业提出的高柔性、高效益的要求，上述控制方案已经不能适应，以多变量预测控制为代表的先进控制策略的提出和成功应用以后，先进控制受到了过程工业界的关注, 生产装置实施先进控制成为发展主流。先进过程控制（Advanced process control，APC）是指一类在动态环境中，基于模型、充分借助计算机能力，为工厂获得最大利润而实施的运行和技术策略。这种新的控制策略实施后，系统运行在最佳工况，实现所谓“卡边生产”。据资料报道，一个乙烯装置投资163万美元实施先进控制，完成后预期可获得效益600万美元/年。国外许多控制软件公

11、司和DCS生产商都在竞相开发先进控制和优化控制的商品化工程软件包，西方国家有一定规模的先进控制软件公司大约有45家，推出APC软件312种，全世界应用APC有数千项，APC软件应用年增长率达到30%左右，先进控制策略主要有：状态反馈控制纯滞后补偿控制多变量解耦控制自适应控制鲁棒控制多变量预测控制推理控制及软测量技术故障检测、诊断与容错控制智能控制(专家控制、模糊逻辑控制和神经网络控制)等，尤其智能控制已成为开发和应用的热点。著名过程控制专家D.E.Seborg提出过程控制策略分类：第一类(传统控制策略)：PID控制；比值控制；串级控制；前馈控制。第二类(先进控制经典技术)：增益调整；时滞补偿；

12、解耦控制 ；选择性控制。第三类(先进控制流行技术)：模型预测控制；统计质量控制；内模控制；自适应控制。第四类：(先进控制潜在技术) ：最优控制；非线性控制；专家系统；模糊控制；神经网络控制。第五类(先进控制研究中策略)：鲁棒控制；H和综合。先进控制策略主要有：纯滞后补偿控制：Smith预估补偿器，各种改进Smith预估补偿器，观测补偿器，采样控制，内模控制，达林控制等,这些方法对模型参数变化灵敏度太高，鲁棒性差。 多变量关联(解耦)系统：被控变量与操纵变量正确匹配；参数整定；减少控制回路；多变量解耦控制 。 针对不确定性出现了自适应控制,鲁棒控制。自适应控制系统是一个具有适应能力的系统，它必须

13、能够辩识过程参数与环境条件变化，在此基础上自动地校正控制规律。 适应控制是辨识与控制的结合，但两者有一个难解决的矛盾； 适应控制中，除了原来的反馈回路外，还增加了调整控制算法的适应作用回路，后者（外层回路）常常是非线性的，系统的稳定性有时无法保证； 鲁棒控制的任务是设计一个固定控制器，使得相应的闭环系统在指定不确定性扰动作用下仍能维持预期的性能，或相应的闭环系统在保持预期的性能前提下，能允许最大的不确定性扰动。 鲁棒控制的研究是近年来非常热门的研究课题。多变量预测控制：预测模型、反馈校正、滚动优化由于预测控制的一些基本特征使其产生许多优良性质：对数学模型要求不高且模型的型式是多样化的；具有良好

14、的跟踪性能和较强的抗干扰能力；对模型误差具有较强的鲁棒性。主要研究：稳定性（带约束MPC以及开环不稳定、非最小相位、时滞等特性的对象）；MPC鲁棒性分析和综合；可行性（在给定约束与性能指标的条件下，相应的预测控制规律是否存在的问题）；非线性MPC性能和算法研究。推理控制及软测量技术推断控制是利用数学模型由可测信息将不可测的输出变量推算出来实现反馈控制，或将不可测扰动推算出来以实现前馈控制。由于推断控制是基于模型的控制，要获得过程模型精确的难度较大，所以这类推断控制应用不多。 软测量的基本思想是对于难于测量或暂时不能测量的重要变量（或称之为主导变量），选择另外一些容易测量的变量（或称之为辅助变量

15、），通过构成某种数学关系来推断和估计，以软件来代替硬件（传感器）功能。这类方法具有响应迅速，连续给出主导变量信息，且具有投资低，维护保养简单等优点。数据校正，动态预测，在线校正。故障检测、诊断与容错控制故障检测和诊断：基于信号处理的方法、基于解析模型的方法和基于知识的方法。基于多变量统计技术的方法也在近年来迅速发展起来。研究内容：鲁棒性，自适应性、综合诊断研究方法：（1） 人工神经网络与模糊逻辑方法的结合。（2） 人工神经网络与专家系统方法相的结合。（3） 小波变换技术与人工神经网络的结合。一种方法是用小波分析对信号进行预处理，通过将小波基与信号的内积进行加权和来实现信号特征的提取，然后将提取

16、的特征向量送入神经网络处理；另一种方法即所谓的小波神经网络（WNN），它把小波变换与神经网络有机地结合起来，充分继承了两者的优点，是一种很有前途的方法。（4） 多变量统计技术与基于知识的方法的结合。多变量统计技术是基于稳态数据建立起来的模型，因而难于应用到对瞬态过程的监测上；本质上是基于线性过程发展起来的，但实现起来过于复杂；自身难于实现故障原因的解释。因此，将多变量统计技术与基于知识的方法相结合，构造出一种充分利用各自优势的混合型方法是一种必然趋势。统计过程控制(SPC)统计过程控制判断过程是否处于“在控状态”或“失控状态”，并通过产品质量分析，从中发现过程中可改善因素，并加以改进。理论基础

17、是中心极限定理和3原理。方法：控制图方法；多变量投影方法（PCA,PLS）。统计过程控制方法主要用于过程监视和异常工况检测、质量的统计建模等。智能控制(专家控制、模糊逻辑控制和神经网络控制)等，尤其智能控制已成为开发和应用的热点。模糊控制优点：模糊控制是建立在经验基础上的控制，无需建立数学模型，是解决不确定系统的一种途径；具有较强的鲁棒性。缺陷：模糊控制设计缺乏系统性，无法定义控制目标，控制规则的选择、论域的选择，模糊集的定义、量化因子的选取等多采用试凑法，这对复杂控制是难于凑效的。研究内容：模糊控制稳定性；模糊模型的辩识；模糊最优控制；模糊自适应控制；与其它控制结合等。专家控制 优点：专家控

18、制是建立在经验基础上的控制，无需建立数学模型，是解决不确定系统的一种途径；具有较强的鲁棒性。研究内容：如何解决好知识的获取，以及如何进行实时性的搜索以解决实时控制问题；如何将过程的深层与浅层知识合理结合起来构造知识库，有效地自动修改知识库；如何进行专家控制系统的稳定性、可控性分析；如何建造通用的满足过程控制的专家开发工具。神经网络控制ANN的主要吸引力在于：l 能够以任意精度逼近任意非线性映射，给建模带来一种非传统的表达工具；l 自适应性能力，包括自学习能力，自组织推理能力等；l 并行结构和并行处理，它不但结构上是并行的，处理顺序也是并行的，因此处理速度快，能快速实现大量复杂的控制算法，进行实

19、时处理；l 分布式信息存储与处理结构，具有独特的容错性；缺陷：（1）近年来对ANN本身的研究，如网络结构、控制参数等没有根本的突破；（2）ANN的泛化能力不足；（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：开展神经网络控制系统的稳定性、收敛性、鲁棒性和可靠性等理论研究；开展神经网络的学习算法研究，研究新的快速学习算法，设计用于控制的新神经网络模型和算法，改进现有的算法；研究NNC与其它控制方法的结合例如继续进行NN在系统辩识、状态估计、自适应控制、故障诊断、容错控制等；研究NN的硬件实现问题，促进NN在控制

20、领域的应用。2过程优化受到普遍关注在过程控制中，过程优化已受到了普遍关注。在过程优化中，主要寻找最佳的工艺参数设定值以获得最大的经济效益，这称之为稳态优化。稳态优化采用静态模型，进行离线或在线优化计算。生产过程的优化是在各种优化条件下，求取目标函数的最优值，通常是复杂的非线性优化问题。在过程优化中，由于系统的复杂性，求全局最优值十分困难，而且实际过程并不一定要求最优值，而只要求得“优化区域”或“满意解”就可满足要求。最近有人提出把工艺设计与控制整体考虑，在工艺设计的同时考虑到控制的实施方案及效果，就可以在工艺设计阶段消除那些可能导致控制困难的因素，这种方法正在受到人们的关注。优化算法基于模型的

21、优化算法有解析法、线性规划、梯度搜索法、数值搜索法、整数规划法等。这些算法比较成熟。当前过程工业一方面向大型化发展，另一方面向精细化发展。采用传统的优化方法，经常会出现由于问题太复杂导致需要搜索的空间太大而引起的“组合爆炸”、搜索不收敛或收敛太慢而找不到最优解、收敛在局部最优点而无法抵达全局最优点等问题。为克服这些问题，出现了一些新的优化算法。1)逐次二次规划方法（SQP）这是一种“不可行路径”法，在优化过程中，在过程解向可行域靠近时，评价函数也向最优点逼近，最优点和可行解在优化终点同时到达。Biegler等在该方法中考虑了过程模型的特殊性，适用于变量众多的大型优化命题。国外已开发的许多过程模

22、型模拟与优化的商品化软件采用了这一算法。2)随机优化方法这类算法都将定向性搜索（沿好的方向）与随机性搜索结合在一起，既有高的搜索效率与速度，又能跳出局部最优点，能保证搜索的收敛性。主要有模拟退火法（SA）、遗传算法（GA）。综合SA和GA以及趋化法（CA）的优点，李兵等提出了SAGACIA算法，搜索性能很好，可适用于各种优化命题。张克进比较了目前各种随机优化计算的特点，提出一种更完善的随机搜索优化方法综合优化方法（SOA），该方法具有良好的渐进收敛特性、高的最优率和更快的收敛速度，在延迟焦化装置上应用后提高了液体产品收率。3)混沌优化方法利用混沌运动的“随机性”和遍历性，得出一种适用于连续优化

23、的高效方法。张春慨等提出在局部搜索空间利用线性搜索加速解的收敛速度和精度，并与精确不可微罚函数结合来求解非线性约束优化问题的新方法，再进行混沌搜索寻优。该方法已经应用在甲醛生产过程的在线优化中。4)区域优化方法 对于任何一个优化命题，当采用各种传统的优化算法进行寻优时，最终所获得的最优解（或次优解）在解空间中都表现为一个最优点，这种优化被称为点优化。实际过程中随着点优化的进行，当进入某一个区域后，继续寻优对优化目标函数的影响作用已经不明显。有时即使寻到最优工作点，但也难以实施。比较理想的优化方式是区域优化。所谓区域优化是相对于点优化而言的，特指围绕命题的优化目标，以搜索解空间中的具有次优特点的

24、满意区域为目的的寻优技术。优化结果虽不一定是全局最优结果，但这种优化方法在工程应用时是合理的并且能够实施。对该方法的研究处于初级阶段，其中工况的划分和工况区域的识别是关键问题。3传统的DCS在走向国际统一标准的开放式系统自1975年第一套分布式工业控制计算机系统诞生以来，历经近20年，各家DCS生产厂家的产品大多不能兼容，最后终于联手共同推出一种国际标准的现场总线（FIELDBUS）控制系统，它被公认为具有时代特点的新一代分布式计算机控制系统，它的主要特点为：（1）开放性 现场总线采用同一种国际标准的通讯协议，不同厂家的产品可方便地互联，可与局域网相连；（2）智能化现场仪表 除了一般现场控制，

25、检测仪表功能以外，还具有诊断、自补偿、现场组态、现场校验功能；（3）现场仪表采用数字信号传输 提高传输可靠性，节约传输线的投资；（4）彻底的分散性 简单控制回路基本分散在现场实现，关键数字信号进中央控制室，中央控制室主要完成信息管理、先进控制和优化。随着现场总线技术的出现和发展，各种现场总线的市场竞争日趋激烈，由于各大集团对于现有市场利益的追逐，使统一的现场总线国际标准迟迟不能出台。经过妥协，在2000年1月宣布有8种现场总线均列入国际标准，形成多种现场总线共同竞争的局面。4综合自动化系统（CIPS）是发展方向过程工业自动化在90年代以前仍是自动化孤岛模式。进入90年代，企业把提高综合自动化水

26、平作为挖潜增效、提高竞争能力的重要途径。集常规控制、先进控制、过程优化、生产调度、企业管理、经营决策等功能于一体的综合自动化成了当前自动化发展的趋势。综合自动化就是在计算机通讯网络和分布式数据库的支持下，实现信息与功能的集成，进而充分调动人的因素的经营系统、技术系统及组织系统（humanware）的集成，最终形成一个能适应生产环境不确定性和市场需求多变性的全局优化的高质量、高效益、高柔性的智能生产系统，这就是CIM思想在连续工业中的体现。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

27、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 元车间工业过程计算机集成控制系统一般由由信息、优化、控制和对象模型等组成，具体可由六级构成，如图所示工业过程计算机集成系统的核心是信息的获取、处理与加工。来自基本控制级的直接测量信息，经过浓缩处理及加工后变成高级控制的不可测变量的估计信息以及车间核算信息和工况信息，经统计、分析和汇总后送到调度级和管理级，再经深度加工后进入决策级作为企业领导决策的依据。决策级除来自企业内部的综合信息外，还要掌握市场信息、同行信息等外部信息。综合自动化系统主要特点有：(1) 系统主线采用

28、递阶系统结构形式。人的介入程度是自下而上逐步增加的，人工智能的应用程度也是自下而上逐步增加的，但是工作频率的周期是自下而上逐步减少的，如基础控制级的周期在秒级，作操优化的周期在小时级，调度的周期以天计，计划的周期以月、季、年计。(2) 系统的主线是控制与管理两个方面。综合自动化系统需选择合适的计算机和网络，实行结构集成。通常由DCS或现场总线系统完成控制任务，由中、小型机或微机完成管理任务。(3) 系统信息的集成至关重要。来自基础控制级的直接测量信息，经过数据处理后变成先进控制中不可直接测量变量的估计信息以及车间核算信息和工况信息，经统计、分析和汇总送到调度级和管理级，再经深度加工后进入决策级

29、作为企业领导决策的依据。决策级除来自企业内部的综合信息外，还要掌握市场信息、同行信息等外部信息。数据挖掘：我们正处在信息化的社会，大量信息在给人们带来方便的同时也带来了一大堆问题：第一是信息过量，难以消化；第二是信息真假难以辨识；第三是信息安全难以保证；第四是信息形式不一致，难以统一处理。人们开始提出一个新的口号：“要学会抛弃信息”。人们开始考虑：“如何才能不被信息淹没，而是从中及时发现有用的知识、提高信息利用率?”面对这一挑战，数据开采和知识发现(DMKD)技术就应运而生，并显示出强大的生命力。数据库急剧增长，数据污染、不真实、不完全等。四、我国先进控制软件包应用目前我国已引进IDCOM-M

30、，SMCA等先进控制软件，并已投入使用，取得明显经济效益。另外，Honeywell Profimatics公司已经与中国石化总公司合作，在石化行业推广他们的RMPCT软件，部分已投入使用。国外这些软件的价格非常之高，而且国外厂商对其核心技术是保密的。我国通过“八五”“九.五”国家重点科技攻关等,在先进控制与优化控制方面积累了许多经验，成功应用实例亦不少,部分成果已逐渐形成商品化软件。1. 催化裂化装置 (1) 齐鲁石化公司胜利炼油厂引进美国Setpoint公司的多变量预测控制技术（IDCOM-M）。该技术在国内首次成功应用于处理量为60万吨/年催化裂化装置的反/再系统上。该项目于93年9月底交

31、付工艺使用，投运率在95%以上，运行情况良好。平稳了生产、稳定了产品质量、提高轻质油收率2.8%、增加了处理量、节约了能耗。整体效益显著，超过了预期的387万元/年的目标。 (2) 大庆石油化工总厂和Honeywell公司在100万吨/年重油催化装置反/再系统和分馏系统中开发应用了多变量预估技术，平稳了操作。掺渣油比例稳定40%。在设计能力110%负荷下能长期稳定地运行。汽油干点波动方差减少50%。取得了688.4万元/年的经济效益。 (3) 兰州炼油化工总厂处理量为120万吨/年重油催化装置开发应用了HoneyWell Hispec Sulution公司先进控制技术。该软件包主要由RMPCT

32、（鲁棒多变量预估控制技术），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%，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)前郭炼油厂重油催化裂化装置在反再系统、分馏塔、吸收稳定部分采用Honeywe11公司的鲁棒多变量预估控制器RMPCT后，降低能耗、提高产品收率、获得明显的经济效

33、益870万元/年。 (5)抚顺石化一厂，兰州炼油厂等。 (6)福建炼油厂化工有限公司与浙江大学合作开发催化裂化装置先进控制系统，于96年3月通过国家教委组织的鉴定。主要内容有：不可测变量与产品质量指标的在线软测量，单、多变量预估控制器及反/再单元的故障检测三部分，实现了在线估计和产品质量指标的卡边控制以及催化裂化反/再单元的故障诊断与预测，年经济效益可达300万元。 (7)洛阳石油化工总厂与石油大学、洛阳石化公司共同开发催化裂化装置反/再、分馏系统先进控制是国家八五重点科技攻关项目，采用友力2000集散系统，于96年通过鉴定。反/再系统采用反应热为被控变量及反应温度的多变量协调预估控制。操作平

34、稳，波动范围减少30%。主分馏塔的汽油干点与柴油凝固点多变量协调控制技术，粗汽油干点由198201，汽油约提高0.4吨/小时。轻柴油凝固点由-5.3-1，轻柴油约提高0.8吨/小时。每年可增产值764.8万元。 (8)茂名石化炼油厂与石油大学联合开发催化裂化装置先进控制与实时优化系统：(1). 反应深度多变量协调预估控制系统；(2). 反应深度实时优化与协调系统；(3). 粗汽油干点控制系统。反应深度寻优可取得年经济效益1000万元以上。汽油干点与柴油90%点在线计算和控制，实现卡边，年经济效益在500万元以上。(9)上海交通大学与浙江大学开发研制的多变量约束控制软件包MCC是一个处理约束的多

35、变量、多目标、多控制模式和基于模型预测的最优控制器，已成功应用于石家庄炼油化工股份有限公司催化裂化装置（反应再生系统、分馏系统以及吸收稳定系统），效益的提高十分明显。首先装置的总处理量有较大的提高；其次产品的分布有较大的改善，汽油收率提高了2.33%，液体气收率提高了1%，同时轻柴油收率下降了2.57%。纯原料利润也提高了4.8%。综合上述因素年经济效益在1200万元以上。2. 常减压装置齐鲁石化公司胜利炼油厂引进HoneyWell 公司先进控制软件。自1997年1月份投运以来，通过不断改进，目前基本正常。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

36、（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3.连续重整装置 (1)广州石油化工总厂连续重整装置采用美国西雷公司的数据平台ONSEPEC、美国Setpoint公司的多变量预估软件SMCA，美国UOP公司重整反应辛烷值的计算模型，实施

37、辛烷值、反应器加权平均温度、反应压力、氢/油比及进料优化控制。从96年4月投运以来，平稳了生产，提高了液体产品收率，降低了能耗，提高了产品质量，获得了340多万/年经济效益。 (2)金陵石化公司炼油厂连续重整和抽提装置上采用Honeywe11公司的鲁棒多变量预估控制器RMPCT，主要有预处理、加权平均温度、反应深度、稳定、二甲苯等单元的5个多变量控制器。投运后，提高产品合格率，实现了卡边操作，增加了液体收率，获得明显经济效益356万元/年。 (3)镇海炼化股份有限公司炼油厂连续重整装置采用美国Aspen公司DMCplus先进控制软件，设计了预加氢汽提塔及重沸炉控制器、预加氢脱丁烷塔、CCR反应

38、部分、稳定塔，投运后装置处理量提高，产率增加，能耗降低获得明显经济效益520万元/年。 3.聚丙烯装置 (1)扬子石化公司聚丙烯装置实施先进控制技术：polytech Tool-Kit标准软件包，推理计算，鲁棒PID及关联计算（熔体流动指数MI）等。先进控制系统投运后：优化卡边操作增加产量480万/年；稳定后提高产品优级率193.23万/年；开发新产品减少过渡料214.72万/年;减少停车降低能耗101.24万/年。合计获得经济效益万年。 (2) 上海石化，的先进控制技术是在塑料厂2PP装置上实施的，投入59万美元，效益十分显著589万元/年。齐鲁石化等。五、我国DCS的应用石油化工用于过程控

39、制的DCS共678套(截止到1999年九月)其中炼油211套，化工182套。化纤39套，化肥38套，油田113其他为95套。分别由国外10家公司引进的20种型号产品。数量居前五家公司分别为美国霍尼威尔为225套， 日本横河为163套，FISHER-ROSEMOUNT为37套，美国FOXBORO为35套，美国ABB为20套。国产DCS为21套。 石油化工系统1990年前引进的122套DCS总投资约为6000万美元。平均每套价格为50万美元，早期价格高，约100万美元一套，近期价格低，约30-40万美元一套。成套引进或与承包商成交的一般较单独成交的高。 据化工部信息中心统计，仅化工行业在1995年

40、就安装DCS为446套，1997年达671套，年增长率为22.6%主要用于化肥为189套，氯碱为33套，有机化工为47套，一般化工为52套。到2000年石油化工已使用DCS有700套。 目前，我国应用大中型DCS约2000多套，其中90%以上是引进国外技术或合资生产的产品。自行开发的中小型DCS，已形成小批量生产能力。 全国在1996年市场销售DCS约为1520亿人民币，其中国产DCS约100套，约1亿人民币。 据报道，到2005年，我国石化系统有1000多套生产装置需要用DCS控制，其中有100套主要装置采用先进优化控制，一套先进优化控制软件价格约50万美元。电力系统每年新装1000多万KW

41、发电机组都需要DCS实现监控。预计到2005年，我国石化，电力，化工，冶金，市政等行业业需DCS系统为1500套，约人民币为3035亿元。论文书写格式题目 作者单位邮编 摘要 关键词 正文参考文献 英文(题目作者单位摘要关键词)参考文献书写格式1. 书 作者 书名 出版地 出版社 出版年俞金寿主编, 工业过程先进控制 北京 中国石化出版社,20022. 期刊 作者 题 目 期刊名 年,卷(期) ： 页码于静江,周春晖, 过程控制中的软测量技术, 控制理论与应用, 1996, 13(.2)：1371443. 论文学位作者 题 目 硕士(博士) 论文 保存地 时间徐 敏, 软测量方法和应用研究.

42、硕士论文 华东理工大学，上海，19994. 会议论文 作者 题 目 见主编 肖卫国. 推断控制在氯化氢合成中的应用. 见邬齐斌主编：工业过程模型化及控制，Vol 7化学工业出版社，1996，322-325期刊 化工自动化仪表 石油化工自动化 自动化仪表 世界仪表与自动化 控制工程 冶金自动化计算机工程与应用 信息与控制 控制理论与应用 控制与决策 自动化学报 仪器仪表学报 IEEE Transactions on Automatic ControlIEEE Transactions on Instrumentation & MeasurementIEEE Transactions on Kno

43、wledge & EngineeringPattern Recognition Control EngineeringAutomatic Internatoon Journal of ControlJournal of Process Control ISA TransactionsNeural Computation Neural NetworksComputers & Chemical Engineering Hydrocarbon processing Chemical Engineering ScienceChemical Engineering CommunicationsChemi

44、cal Engineering Research & Design AIChE Journal Industrial & Chemistry Engineering ResearchChemical Engineering Process 参考文献1. 俞金寿 工业过程先进控制系统, 炼油化工自动化,1994(2):46-522. 俞金寿，先进控制系统，化学世界，2000,41,增刊:25-303. 俞金寿主编, 新型控制系统, 北京 化工出版社,19904. 俞金寿主编, 工业过程先进控制 北京 中国石化出版社,20025. 蒋慰孙,俞金寿, 过程控制工程 北京 中国石化出版社 二版 19996. 邵惠鹤, 工业过程高级控制, 上海交通大学出版社, 19977. 蒋慰孙, 过程与控制, 北京 化工出版社,19908. 王骥程,祝和云, 化工过程控制工程, 北京 化