化工自動化中的先進控制技術(shù)

郭瑞彤

（東北石油大學(xué)電氣信息工程學(xué)院，黑龍江大慶，163318）

化工自動化中的先進控制技術(shù)

郭瑞彤

（東北石油大學(xué)電氣信息工程學(xué)院，黑龍江大慶，163318）

現(xiàn)代社會的發(fā)展，在化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域，也越來越發(fā)展的迅速，化工也都朝著集約化、大型化的方向開展了，目前出現(xiàn)了化工自動化技術(shù)，如何有效地控制化工自動化中的先進控制技術(shù)，是現(xiàn)在研究的熱點問題，本文就針對這個課題進行了相關(guān)的探索，希望能為將來這項新技術(shù)的擴展，奠定基礎(chǔ)。

化工自動化；先進的控制技術(shù)；研究

近年來，在工業(yè)生產(chǎn)方面，其發(fā)展的特點為：生產(chǎn)的規(guī)模變大了，以及生產(chǎn)技術(shù)的水平提高了，這就說明，不但在生產(chǎn)工藝技術(shù)的水平，還是在生產(chǎn)控制的自動化的水平，都得到了提高，在化學(xué)工業(yè)中，這種優(yōu)勢特別顯著。對于化學(xué)工業(yè)，在國民經(jīng)濟中，它是一個主要的產(chǎn)業(yè)，其資金、能源和技術(shù)都很周密、集中。對于化學(xué)工業(yè)，在消耗能量方面很大，長此以往，在我國，由于化學(xué)工業(yè)的技術(shù)水平不高；在耗能、耗物方面不低，這就阻礙了化學(xué)工業(yè)的進展。所以，為了改變這種狀態(tài)，從根緣來考慮，利用領(lǐng)先的科學(xué)技術(shù)是一個很好的出路，即通過先進、實用的技術(shù)，來改變陳舊的產(chǎn)業(yè)模式。因此，我們要向想實現(xiàn)在化學(xué)工業(yè)方面的科技進步，就必須要多關(guān)心化工自動化的方面發(fā)展得如何，運用情況怎么樣，這樣才能將化工自動化有效地進行實施。對于過程控制，最開始是利用手工來控制的，到現(xiàn)在，已經(jīng)發(fā)展到了三個層面，第一層面是傳統(tǒng)的控制，第二層面是先進的控制，第三層面是優(yōu)化的控制。下面我重點闡述一下在化工生產(chǎn)中，先進控制的使用。

1 先進控制及其特點

我們通常所指的先進控制(APC)，它的顯著的特點是具有先進性，在工業(yè)過程中，到目前來看，使用依然很少。之所以這樣，是因為先進控制在內(nèi)部涵義方面比較豐富，也存在較強的時代的特點，所以，對于先進控制，仍未有一個周密而一致的規(guī)定。但是，在先進控制方面的作用是很清楚的，即對那些不好控制的、繁雜的工業(yè)過程來進行控制、處理。

對于先進控制，最顯著的技術(shù)為“通過多變量而預(yù)估的控制”，它不同于以往的控制，存在兩個不同點：第一點，它是通過多變量而不是單回路對控制對象而控制的，使得控制的變量而發(fā)生轉(zhuǎn)變，即從其溫度、壓力、流量、液位等轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品、質(zhì)量、指標(biāo)、設(shè)備的負荷等，這就把這個裝置的平、穩(wěn)性得到提高，對于卡邊的操作、挖掘生產(chǎn)的潛力、生產(chǎn)的效益方面提供了良好的環(huán)境。第二點，對于化工生產(chǎn)，特別是石油化工的生產(chǎn)，由于其過程很繁雜，要有一個精密、準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型是相當(dāng)不易，在使用預(yù)估控制技術(shù)下，對數(shù)學(xué)模型精度的要求，就大大降小了。

先進控制的特點為：首先，其不同于陳舊的PID控制，其是在模型的基礎(chǔ)上，來控制的一種方略；對于先進控制，是通過多變量的過程而控制的，所以，先進控制，往往在常規(guī)的、單回路的控制下而形成的一種動的、協(xié)調(diào)的、受限制的控制，再有對先進控制要求的實現(xiàn)，即把計算作為維護平臺而進行的。

2 先進控制的主要內(nèi)容

2.1 過程辨識技術(shù)

所謂過程辨識技術(shù)，就是指通過應(yīng)用一些變量、以及相互的關(guān)系來說明一個完整的過程。換言之，通過應(yīng)用一個鮮活的數(shù)學(xué)模型，來展示一個真實的過程，而這個數(shù)學(xué)模型，往往存在輸入、輸出等多個變量，在這些變量之間，其聯(lián)系是相互的，受某些條件的限制而控制。

(2)過程變量數(shù)據(jù)的采集、處理和軟測量技術(shù)

在生產(chǎn)過程中，在實際測定、匯總過程中，把有關(guān)過程的變量、具體的數(shù)值等進行采集。而先進控制，其優(yōu)勢就在于能夠利用實測的、大量的信息而說明，而在實際生產(chǎn)現(xiàn)場中，這些數(shù)據(jù)是能夠通過測量而得到的，所以，這些數(shù)據(jù)具有“有效果、安全”的性質(zhì)。

(3)先進控制策略

對于先進控制，往往利用的控制目標(biāo)、結(jié)構(gòu)是比較合理化，在工業(yè)生產(chǎn)過程中，這就很適合生產(chǎn)的需要。對于先進控制，其方法有：

1)在解決受限制而多變量的過程中，來協(xié)調(diào)控制，其控制策略，往往采用的是帶有協(xié)調(diào)性的、多變量的預(yù)測。

2)引用先進的控制策略，主要有：通過改變以前的串級、比值、前饋等控制，在模型的基礎(chǔ)上，進一步發(fā)展，現(xiàn)在有專家系統(tǒng)的控制、以及對非線性、魯棒等特點的控制。

3)在過程中，對系統(tǒng)故障的檢測、預(yù)報、診斷、處理的分析。

3 結(jié)論

對于模糊控制技術(shù)，主要應(yīng)用對象是在石油化工地方的人，由于其具有大的滯后性、強的非線性等特點，在處理復(fù)雜多模式時，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠聯(lián)想、推測、記憶，以及對質(zhì)量的預(yù)測等功能，它結(jié)合在模糊控制技術(shù)中應(yīng)用，即在石油化工中，能夠?qū)崿F(xiàn)常規(guī)儀表所不能完成的工作?？偠灾?，化學(xué)工業(yè)變得越來越集成化、大型化，使得系統(tǒng)變得復(fù)雜化，其過程變得耦合化、不確定化、不線性化、信息未完全化、滯后化，所以，要把控制目標(biāo)變得多元化，即使得數(shù)目多變量而性能也增強，對于以前的控制方法，未能實現(xiàn)的應(yīng)用，通過應(yīng)用先進的技術(shù)而控制，逐步實現(xiàn)我國化學(xué)工業(yè)自動化發(fā)展的大前景，為我國的自動化事業(yè)多做貢獻。

[1] 李旭輝,申軼華.化工生產(chǎn)中自動化控制儀表探討[J].化學(xué)工程與裝備.2011(11)

[2] 劉立波,杜惠吉.化工生產(chǎn)控制自動化儀表問題淺析[J].才智. 2010(26)

[3] 江迎武.精細化工企業(yè)中自動化儀表的設(shè)計與施工[J].中國高新技術(shù)企業(yè). 2010(12)

郭瑞彤，1993年4月26日，東北石油大學(xué)電氣信息工程學(xué)院在讀本科生。

The Advanced Control Technology of Chemical Engineering

Guo Ruitong
(College of Electrical Information engineering,Northeast Petroleum University,Daqing,163318,China)

The development of modern society,in the field of chemical industry,also more and more of rapid development,chemical industry were also carried out in the direction of the intensive,large-scale, the chemical industry automation technology at present,how to effectively control the advanced control technology of chemical engineering,is now the hot issues of the study,this article is aimed at the subject has carried on the related exploration, hope for the expansion of the new technology in the future,lay the foundation.

Chemical automation;Advanced control technology;Research

圖1 預(yù)測結(jié)構(gòu)控制示意圖