雙網(wǎng)環(huán)境下工業(yè)生產(chǎn)過程運(yùn)行控制方法研究.pdf

1、工業(yè)過程綜合自動(dòng)化技術(shù)是信息化與工業(yè)化融合的關(guān)鍵，其前沿技術(shù)是生產(chǎn)制造全流程一體化控制。而旨在達(dá)到綜合運(yùn)行指標(biāo)的運(yùn)行控制是生產(chǎn)制造全流程一體化控制的基礎(chǔ)和核心環(huán)節(jié)。在工業(yè)生產(chǎn)過程中針對綜合運(yùn)行指標(biāo)的控制，被工業(yè)界與學(xué)術(shù)界的學(xué)者廣泛關(guān)注。
　　本文以實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過程綜合運(yùn)行指標(biāo)為目標(biāo)，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)化工業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)與要求，提出了基于底層設(shè)備網(wǎng)與上層監(jiān)控網(wǎng)的雙網(wǎng)環(huán)境下工業(yè)生產(chǎn)過程運(yùn)行控制結(jié)構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上，將工業(yè)過程分為線性系統(tǒng)與非線性系統(tǒng)

2、兩種模型進(jìn)行考慮，并同時(shí)引入實(shí)時(shí)優(yōu)化，多速率采樣，網(wǎng)絡(luò)丟包，干擾抑制等問題，進(jìn)行底層本地控制器與上層設(shè)定值補(bǔ)償器的設(shè)計(jì)。所設(shè)計(jì)的控制結(jié)構(gòu)結(jié)合相應(yīng)的控制算法，克服了傳統(tǒng)單回路上層開環(huán)控制方法的弊端，實(shí)現(xiàn)了對設(shè)定值的合理動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)與整體系統(tǒng)對綜合運(yùn)行指標(biāo)的良好跟蹤。本文所研究的內(nèi)容新穎，鮮有其他文獻(xiàn)直接研究，是對該問題進(jìn)行初步探討與嘗試，具體的研究內(nèi)容包括：
　　（1）通過對工業(yè)控制結(jié)構(gòu)發(fā)展歷程的回顧，分析單層控制情形下對于運(yùn)行指標(biāo)跟蹤

3、不精確的原因，以及當(dāng)前雙層反饋結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)勢。結(jié)合工業(yè)化與信息化融合與“工業(yè)4.0”的時(shí)代要求，將網(wǎng)絡(luò)引入工業(yè)過程控制作為上下層之間信息傳輸媒介，提出雙網(wǎng)環(huán)境下工業(yè)生產(chǎn)過程運(yùn)行控制并設(shè)計(jì)其控制結(jié)構(gòu)。
　　（2）考慮工業(yè)過程長期在其平衡點(diǎn)附近穩(wěn)定運(yùn)行的特點(diǎn)，對模型進(jìn)行線性化假設(shè)，提出針對線性系統(tǒng)的雙網(wǎng)環(huán)境下工業(yè)過程設(shè)定值補(bǔ)償方法。首先，在底層設(shè)備層設(shè)計(jì)輸出反饋PI控制器，使得其能夠跟蹤上層監(jiān)控層給出的設(shè)定值。其次考慮底層到上層的數(shù)據(jù)

4、傳輸在不同的時(shí)間規(guī)模上進(jìn)行，采用提升方法解決多速率采樣問題。然后，在非網(wǎng)絡(luò)化雙層結(jié)構(gòu)下，得出設(shè)定值補(bǔ)償器的設(shè)計(jì)定理作為基礎(chǔ)；進(jìn)而考慮網(wǎng)絡(luò)影響，建立數(shù)據(jù)丟包模型，引入隨機(jī)均方穩(wěn)定概念，得到整體閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性條件以及設(shè)定值補(bǔ)償器設(shè)計(jì)算法。最終在過程工業(yè)中應(yīng)用十分廣泛的浮選模型中進(jìn)行仿真驗(yàn)證。
　?。?）考慮更一般的工業(yè)過程模型，提出針對非線性系統(tǒng)的雙網(wǎng)環(huán)境下工業(yè)過程設(shè)定值補(bǔ)償方法。首先，引入T-S模糊系統(tǒng)，對非線性工業(yè)過程進(jìn)行模糊建