[发明专利]高鲁棒性先进控制方法及其控制系统

说明书

技术领域：

高鲁棒性先进控制方法及其控制系统是以石油化工、制药等行业中的一般工业过程为被控制对象，属控制科学与工程领域。

背景技术：

上世纪80年代以来，DCS系统得到了广泛应用，但实际应用基本上以单回路PID控制为主，从控制性能的角度看，并没有充分发挥计算机的功能。先进过程控制(APC)是指一类基于模型，充分利用计算机能力，为工厂获得最大利润的运行和技术策略。国外许多控制软件公司和DCS厂商都有自己的先进控制和先进控制商品化软件包，并不断改进和升级，国内近几年APC软件的应用数量增长迅速，取得了显著的经济效益。但存在一个不容忽视的现象，就是有相当数量的先进控制软件投用后不久就被停用，又回到先前的基本DCS控制。或者是虽然投用，但并没有达到最佳状态。究其原因，主要有三，一是国外APC软件对使用条件要求太高，有的装置达不到要求；二是因为国外厂商对其核心技术保密，国内实施人员没有全面深入理解掌握产品功能，往往知其然，而不知其所以然，这势必影响使用效果；三是技术支持不得力。

发明内容：

为了解决目前国内现有工业控制过程中存在的先进过程控制方法不适用导致最终返回基本DCS控制模式的问题，本发明提供一种高鲁棒性先进控制方法及其控制系统，该种高鲁棒性先进控制方法及其控制系统能够充分发挥计算机的功能，进一步提高企业经济效益，真正实现了先进过程控制策略。

本发明的技术方案是：该方法由如下步骤组成：

(1)构建先进过程控制软件框架，具体方式为采用组态工具将运算模块组合连接，之后生成实现表，供运行主程序使用，运行主程序根据实现表，调用核中的相应模块，并保护每个调用的场景，顺次运算，实现对过程的先进控制；

(2)构建先进过程控制软件框架核心，由4种类型运算模块组成，分别为控制类多变量模型预测控制模块、纯滞后补偿控制模块、解耦及自适应控制模块、状态反馈控制及动态辨识模块；

(3)构建先进过程控制软件框架人机界面，实现为独立完整的控制系统时，形成操作界面；

(4)构建先进过程控制软件仿真包，实现各种控制对象的仿真。

与上面所述高鲁棒性先进控制方法相适应的控制系统为专门的系统，其组成模式为：所述控制系统由操作站、先进控制器、控制站以及数据通讯网构成，数据通讯网联结操作站、先进控制器和控制站，控制站作为控制终端向被控装置发出指令。

本发明具有如下有益效果：由于采取上述方案后，可以对控制器参数进行精确设定，当被控制对象或环境发生变化时，控制系统的性能不会显著降低，成功解决在工业控制过程中的高鲁棒性问题。

附图说明：

图1是本发明的典型软件结构图。

图2是本发明中控制系统组成示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步说明：

本发明是在借鉴国内外先进控制技术的基础上作出的。上世纪80年代以来，DCS系统得到了广泛应用，但实际应用基本上以单回路PID控制为主，从控制性能的角度看，并没有充分发挥计算机的功能。为顺应进一步提高企业经济效益的要求，许多科研人员提出了先进过程控制策略并得到成功应用。先进过程控制(APC)是指一类基于模型，充分利用计算机能力，为工厂获得最大利润的运行和技术策略。实施先进控制后，系统可以运行在最佳工况，实现优化生产。目前先进控制策略主要有：多变量模型预测控制、纯滞后补偿控制、解耦控制、自适应控制、状态反馈控制、差拍控制、推理控制、智能控制等，以多变量模型预测控制的综合性能最好，著名先进控制软件大都以多变量模型预测控制为核心，辅以其它策略。国外许多控制软件公司和DCS厂商都有自己的先进控制和先进控制商品化软件包，并不断改进和升级。

针对这种现状，发明人研究出了这种高鲁棒性先进控制方法以及与该方法配套使用的专门控制系统，具体的说该方法由如下步骤组成：

(1)构建先进过程控制软件框架，具体方式为采用组态工具将运算模块组合连接，之后生成实现表，供运行主程序使用，运行主程序根据实现表，调用核中的相应模块，并保护每个调用的场景，顺次运算，实现对过程的先进控制；

(2)构建先进过程控制软件框架核心，由4种类型运算模块组成，分别为控制类多变量模型预测控制模块、纯滞后补偿控制模块、解耦及自适应控制模块、状态反馈控制及动态辨识模块；

(3)构建先进过程控制软件框架人机界面，实现为独立完整的控制系统时，形成操作界面；

(4)构建先进过程控制软件仿真包，实现各种控制对象的仿真。