[发明专利]一种工业过程的控制方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及工业过程控制领域，尤其涉及一种工业过程的控制方法和设备。

背景技术

工业过程中使用的过程控制系统，通常具有多个输入变量以及随这些输入变量的改变而变化的多个输出变量。这些多个输入变量通常是执行工业过程的工业设备的可控变量，而多个输出变量可以是工业过程的运行结果有关的变量。工业过程的多变量控制可以分为两层，上层为稳态优化，下层为动态控制。实际的工业过程都是动态的，因此系统的状态也是不断变换的。工业过程的稳态是指当时间趋于无穷时系统所体现出的稳定状态。工业过程的稳态优化是在一定的系统性能和给定的约束条件下，获得当系统为稳定状态时，使生产过程性能更优的系统稳态操作点。稳态操作点可以由输入变量的稳态值和输出变量的稳态值来表示。进而，可以按照所获得的稳态操作点中的输入变量的稳态值来设置可控变量，实施工业过程控制。

为获得系统的稳态操作点，工业过程的稳态优化方法可以使用反映生产过程经济性能目标函数来实现。这些经济性能可以是生产过程所产生的经济效益或者所消耗的成本等。面向经济性能的稳态优化意在获得当经济性能最优时的稳态操作点，进而使用该稳态操作点的输入变量值和输出变量值进行过程控制，以实现更好的经济性能目标。

通常，现有的工业过程的稳态优化方法是在系统当前时刻操作点的基础上寻找使生产过程经济性能最优的下一时刻的工作点。这种方法所要达到的目标是基于系统当前时刻操作点获得系统下一时刻的新的操作点，虽然这种方法考虑了生产过程的经济性能，但这种方法仅仅基于系统当前时刻的操作点，不是对任意稳态设定目标点的跟踪。

例如，在一种稳态优化方法中，计算体现经济性能的目标函数在满足一定边界条件的情况下的极小值。

目标函数可以为：

minΔU∞(k)J=CTΔU∞(k)]]>

其中，C^T＝[c₁c₂…c_m]为一组代价系数。

表示一组下一时刻稳态输入变量与当前时刻稳态输入变量之差。

工业过程的稳态优化方法不仅可以实现使经济性能达到更优的过程控制，还可以实现以任意稳态设定点为目标的目标点跟踪。目标点跟踪是指在设定稳态设定点之后，在系统当前时刻稳态操作点的基础上，寻找下一个时刻新的稳态操作点，使新的稳态操作点尽可能地接近所设定的稳态设定点。

在一种对目标设定点进行跟踪的方法中，首先，设定目标设定点，该目标设定点由系统上层的非线性稳态优化器进行实时优化而得到，

随后选择二次型目标函数进行计算，该目标函数的公式表示为：