本稿件以复杂热工过程为研究对象，结合作者近年来的研究工作，详实地论述了提出的系统有效的适于工业应用的非线性多变量过程多模型优化控制系统设计方法。提出了从完全分散到完全集中控制的简便有效的局部多变量系统PID控制结构选择方法；给出了详细的控制器设计和参数整定方法；提出了多模型框架下监督优化层的总体结构，结合火力发电机组和球磨制粉系统特性，给出了非线性多变量过程多模型控制中系统区域划分方法和相应的多模型模糊切换控制策略，以及基于性能监测以实现动态划分和增加局部模型的方法；结合球磨制粉系统特性提出了一种基于稳态增益和在线寻优的设定值优化方法。
样章试读
目录
前言
第一篇复杂过程单元控制设计方法
第1章复杂过程单元控制设计方法概论3
1?1引言3
1?2非线性多变量系统控制的研究现状4
1?3多模型控制策略的研究进展7
1?4典型过程单元的建模与控制综述10
1?4?1球磨制粉系统10
1?4?2火力发电机组12
1?5多模型控制方法的框架13
1?6第一篇章节安排及主要内容14
参考文献15
第2章面向控制的建模与局部多变量模型辨识24
2?1引言24
2?2面向控制的球磨制粉系统建模24
2?2?1面向控制的建模方法24
2?2?2球磨制粉系统的数学模型25
2?2?3模型参数的确定30
2?2?4模型验证34
2?3局部多变量模型辨识36
2?3?1基于频域的多变量系统辨识36
2?3?2仿真研究43
2?4本章小结45
参考文献45
第3章局部控制结构的确定47
3?1引言47
3?2多变量PID控制的基本控制结构47
3?2?1完全分散控制结构48
3?2?2完全集中控制结构48
3?2?3稀疏控制结构49
3?2?4完全解耦控制结构50
3?2?5稀疏解耦控制结构51
3?3基于系统耦合特性的控制结构选择52
3?3?1耦合特性指标52
3?3?2控制结构的选择算法56
3?3?3仿真研究57
3?4含积分特性系统的控制结构选择59
3?4?1控制结构的选择算法59
3?4?2仿真研究60
3?5非方系统的控制结构选择63
3?5?1控制结构的选择算法63
3?5?2仿真研究64
3?6本章小结66
参考文献66
第4章局部控制器设计与参数整定68
4?1引言68
4?2完全分散、完全集中和稀疏PID控制68
4?2?1等效传递函数68
4?2?2基于等效传递函数的PID参数整定70
4?2?3完全分散、完全集中和稀疏PID控制器设计73
4?2?4仿真研究74
4?3完全解耦和稀疏解耦PID控制76
4?3?1解耦补偿矩阵的设计76
4?3?2双自由度PID参数整定80
4?3?3完全解耦和稀疏解耦控制器设计81
4?3?4仿真研究82
4?4含积分特性的多变量系统控制——分离积分87
4?4?1对积分环节的处理87
4?4?2仿真研究88
4?5含大时滞特性的多变量系统控制——预测补偿90
4?5?1基于DMC的预测PID结构91
4?5?2预测PID控制器设计94
4?5?3仿真研究94
4?6本章小结96
参考文献97
第5章多模型控制结构的监督优化层设计方法99
5?1引言99
5?2总体结构99
5?3局部区域划分及切换策略100
5?3?1局部区域划分100
5?3?2模糊切换策略104
5?4性能监测105
5?5设定值优化108
5?6仿真研究112
5?6?1球磨制粉系统113
5?6?2火力发电机组115
5?7本章小结122
参考文献122
第6章多模型控制设计方法在HVAC
物理实验装置上的应用124
6?1引言124
6?2单区域空气温度和湿度控制系统125
6?2?1系统组成及描述125
6?2?2多模型控制应用实验和结果分析127
6?3两区域空气温度控制系统133
6?3?1系统组成及描述133
6?3?2多模型控制应用实验和结果分析134
6?4本章小结139
参考文献139
第7章球磨制粉系统工程应用141
7?1工程概况141
7?2硬件设计143
7?2?1系统的设计原则143
7?2?2系统的硬件配置143
7?3软件实现146
7?3?1软件平台146
7?3?2控制方案工程设计147
7?3?3软件设计与开发149
7?4工程实施与控制效果156
7?4?1实施过程156
7?4?2投运效果156
7?5本章小结163
参考文献163
第二篇整厂控制设计方法
第8章整厂过程控制概论167
8?1整厂控制的基础知识167
8?1?1物料再循环168
8?1?2能量集成169
8?1?3化学成分存量169
8?2整厂控制设计步骤172
8?3第二篇章节安排及主要内容176
参考文献177
第9章整厂控制的方法与应用综述178
9?1引言178
9?2整厂控制方法的综述与分类方法179
9?2?1基于启发式方法的整厂控制方法180
9?2?2基于最优化技术的整厂控制方法181
9?2?3基于数学方法的整厂控制方法182
9?2?4基于数学和最优化工具的混合类方法184
9?2?5基于启发式、数学和最优化工具的混合类方法185
9?2?6基于结构的整厂控制方法分类187
9?2?7各种整厂控制方法的评论性分析187
9?3基于RSR过程的控制方法综述189
9?3?1具有液相CSTR的RSR过程控制研究190
9?3?2具有气相推流式反应器的RSR过程控制研究193
9?3?3关于RSR过程控制研究的一些评述性见解193
9?4控制自由度194
9?5整厂控制应用中研究的工业过程195
9?5?1关于TE过程的整厂控制研究195
9?5?2关于HDA过程的整厂控制研究196
9?5?3针对其他过程的整厂控制研究196
9?5?4关于整厂控制应用的评述197
9?6整厂控制系统的性能评估197
9?7本章小结198
参考文献199
第10章生物柴油生产过程设计和整厂控制方法206
10?1引言206
10?2稳态过程设计和仿真207
10?2?1过程设计207
10?2?2过程工艺流程图与HYSYS仿真211
10?3过程运行的最优化213
10?4整厂控制设计集成框架应用于生物柴油生产过程216
10?5整厂控制结构的验证225
10?6本章小结229
参考文献229
第11章基于过程最优经济运行的整厂控制设计方法233
11?1引言233
11?2控制层和时标分离234
11?3整厂控制设计步骤概述237
11?4用于操作的自由度238
11?5稳态自由度238
11?5?1阀计数法238
11?5?2潜在稳态自由度法239
11?6自顶向下的整厂控制设计步骤240
11?7自底向上的整厂控制设计步骤248
11?8讨论251
11?9本章小结252
参考文献252
第9章整厂控制的方法与应用综述174
9?1引言174
9?2整厂控制方法的综述与分类方法175
9?2?1基于启发式方法的整厂控制方法176
9?2?2基于最优化技术的整厂控制方法177
9?2?3基于数学方法的整厂控制方法178
9?2?4基于数学和最优化工具的混合类方法180
9?2?5基于启发式、数学和最优化工具的混合类方法181
9?2?6基于结构的整厂控制方法分类183
9?2?7各种整厂控制方法的评论性分析183
9?3基于RSR过程的控制方法的综述185
9?3?1具有液相CSTR的RSR过程的控制研究186
9?3?2有关具有气相推流式反应器的RSR过程的控制研究189
9?3?3关于RSR过程控制研究的一些评述性见解189
9?4控制自由度190
9?5整厂控制应用中研究的工业过程191
9?5?1关于TE过程的整厂控制研究191
9?5?2关于HDA过程的整厂控制研究192
9?5?3针对其他过程的整厂控制研究192
9?5?4关于整厂控制应用的评述193
9?6整厂控制系统的性能评估193
9?7本章小结194
参考文献195
第10章生物柴油生产过程设计和整厂控制方法202
10?1引言202
10?2稳态过程设计和仿真203
10?2?1过程设计203
10?2?2过程工艺流程图与HYSYS仿真207
10?3过程运行的最优化209
10?4整厂控制设计集成框架应用于生物柴油生产过程212
10?4?1定义整厂控制目标212
10?4?2确定控制自由度213
10?4?3识别和分析整厂扰动214
10?4?4设置性能和整定准则215
10?4?5生产率操纵量及其位置的选择215
10?4?6产品质量操纵量及其位置的选择215
10?4?7对要求更严格的被控量的操纵量的选择216
10?4?8对要求不太严格的被控量的操纵量的选择216
10?4?9过程单元操作的控制设计217
10?4?10过程物料化学成分平衡的检查217
10?4?11研究考察由于集成造成的影响217
10?4?12用剩余的CDOF提高控制系统的性能218
10?5整厂控制结构的验证221
10?6本章小结225
参考文献225
第11章基于过程最优经济运行的整厂控制设计方法229
11?1引言229
11?2控制层和时标分离230
11?3整厂控制设计步骤概述233
11?4用于操作的自由度234
11?5稳态自由度234
11?5?1阀计数法234
11?5?2潜在稳态自由度法235
11?6自顶向下的整厂控制设计步骤236
11?6?1第一步(S1)——定义运行目标（经济成本函数J和约束条件集合）236
11?6?2第二步(S2)——识别和确定稳态自由度u和确定最优
稳态运行条件
(包括活动性约束)237
11?6?3第三步(S3)——选择主被控变量CV1=Hy238
11?6?4第四步(S4)——选择产量或通量操纵变量的位置（决策3）243
viii 复杂过程单元与整厂控制设计方法
11?7自底向上的整厂控制设计步骤245
11?7?1第五步（S5）——选择校正（稳定化）控制层的结构245
11?7?2第六步（S6）——选择监督控制层的结构246
11?7?3第七步（S7)——实时优化层的结构（与决策1有关）247
11?8讨论247
11?9本章小结248
参考文献248]]>
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