時(shí)間：2012年6月3日 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò) 關(guān)鍵詞：控制技術(shù) 自動(dòng)化控制 工業(yè)控制過(guò)程

　　當(dāng)前先進(jìn)控制與優(yōu)化控制軟件的二次開(kāi)發(fā)量較大，從設(shè)計(jì)，測(cè)試，仿真研究，到實(shí)際工業(yè)裝置投運(yùn)周期較長(zhǎng)。為此今后應(yīng)開(kāi)發(fā)一些二次開(kāi)發(fā)量較少的先進(jìn)控制與優(yōu)化控制軟件，以適應(yīng)市場(chǎng)需要。同時(shí)，還將進(jìn)一步開(kāi)發(fā)魯棒性強(qiáng)，適應(yīng)性寬(操作條件、原料性質(zhì)等)，性能價(jià)格比優(yōu)的商品化先進(jìn)控制與優(yōu)化控制軟件，適應(yīng)國(guó)內(nèi)大中型企業(yè)需要?！　×鞒坦I(yè)過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的工業(yè)過(guò)程，具有大量的不確定性、非線性、多變量耦合、大滯后和狀態(tài)不完全性等特點(diǎn)。因而，流程工業(yè)過(guò)程的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)存在著極大的困難，而傳統(tǒng)的PID控制算法則難以滿足其控制質(zhì)量與效益要求?！　‰S著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及優(yōu)化技術(shù)的發(fā)展，先進(jìn)控制技術(shù)(APC——AdvancedProcessControl)在流程工業(yè)過(guò)程中得到了應(yīng)用，并取得了成功，極大地促進(jìn)了流程工業(yè)的生產(chǎn)操作水平的提高，并有效地實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排。全世界投用的APC已有數(shù)千項(xiàng)，APC的投入產(chǎn)出效益已被公認(rèn)，一般投資回報(bào)率為10美元/1美元，優(yōu)化技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益更大，投資償還期不到1年。本文對(duì)先進(jìn)控制技術(shù)在流程工業(yè)過(guò)程中的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行闡述，并對(duì)應(yīng)用案例及其發(fā)展前景進(jìn)行了概略地介紹。　　APC技術(shù)——企業(yè)增產(chǎn)增效的“加速器”　　20世紀(jì)70年代以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，自動(dòng)控制技術(shù)有了很大的發(fā)展，先進(jìn)過(guò)程控制應(yīng)運(yùn)而生。先進(jìn)控制內(nèi)容豐富、涵蓋面廣，包括自適應(yīng)控制、魯棒控制、預(yù)測(cè)控制、智能控制和軟測(cè)量技術(shù)等。先進(jìn)控制技術(shù)是對(duì)那些不同于常規(guī)單回路控制，并比常規(guī)PID控制有更好控制效果的控制策略的統(tǒng)稱(chēng)?！　≡趶?fù)雜工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，一個(gè)良好的控制系統(tǒng)不但要保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和整個(gè)生產(chǎn)的安全，滿足一定約束條件，而且應(yīng)該帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。然而設(shè)計(jì)這樣的控制系統(tǒng)會(huì)遇到許多困難，特別是復(fù)雜工業(yè)過(guò)程往往具有不確定性(環(huán)境結(jié)構(gòu)和參數(shù)的未知性、時(shí)變性、隨機(jī)性、突變性)、非線性、變量間的關(guān)聯(lián)性以及信息的不完全性和大純滯后性等，要想獲得精確的數(shù)學(xué)模型十分困難?，F(xiàn)代復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，通過(guò)實(shí)施先進(jìn)控制，可以大大提高工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程操作和控制的穩(wěn)定性，改善工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的動(dòng)態(tài)性能，減少關(guān)鍵變量的運(yùn)行波動(dòng)幅度，使其更接近于優(yōu)化目標(biāo)值，從而將工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程推向更接近裝置約束邊界條件下運(yùn)行，最終達(dá)到增強(qiáng)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定性和安全性，保證產(chǎn)品質(zhì)量的均勻性，提高目標(biāo)產(chǎn)品的收率，提高生產(chǎn)裝置的處理能力，降低生產(chǎn)過(guò)程運(yùn)行成本以及減少環(huán)境污染等目的。　　近年來(lái)，先進(jìn)控制技術(shù)在流程工業(yè)過(guò)程中不斷地推廣應(yīng)用，取得良好的效果。目前國(guó)內(nèi)以石油化工行業(yè)為代表的各大企業(yè)紛紛啟用先進(jìn)控制技術(shù)。憑借改善過(guò)程動(dòng)態(tài)控制的性能、減少過(guò)程變量的波動(dòng)幅度、使生產(chǎn)裝置在接近其約束邊界的條件下運(yùn)行(卡邊操作)等優(yōu)勢(shì)，先進(jìn)控制技術(shù)在石油化工、電力等行業(yè)獲得廣泛應(yīng)用，大量工業(yè)裝置在已有DCS的基礎(chǔ)上配備了先進(jìn)控制系統(tǒng)，大規(guī)模的模型預(yù)估控制和用于優(yōu)化的非線性預(yù)估控制技術(shù)得到極大完善?！　∮捎谙冗M(jìn)控制軟件包可以為企業(yè)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益，我國(guó)已引進(jìn)IDCOM-M、SMCA、DMCplus等先進(jìn)控制軟件，并已投入使用。另外，HoneywellProfimatics公司已經(jīng)與中國(guó)石化總公司合作，在石化行業(yè)推廣他們的RMPCT軟件，部分已投入使用。在國(guó)內(nèi)，越來(lái)越多的石油化工企業(yè)也開(kāi)始嘗試先進(jìn)控制的運(yùn)用，如茂名、揚(yáng)子、濟(jì)南等煉油廠已經(jīng)應(yīng)用了先進(jìn)控制技術(shù)，并且都實(shí)現(xiàn)了良好的應(yīng)用效果與經(jīng)濟(jì)效益。但是，我們也不能回避一些先進(jìn)控制在應(yīng)用中實(shí)際存在的問(wèn)題。　　目前先進(jìn)控制技術(shù)不但在理論上不斷推出新的成果,而且在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中也取得了令人矚目的成績(jī)?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)外已有很多優(yōu)秀的產(chǎn)品供選擇：如Honeywell高技術(shù)執(zhí)行部的PC(ProfitController);ABB代理的STAR;橫河代理的SMOC;FOXBORO的Connoisseur;ASPEN的DMC、浙江中控的APC-Adcon等。目前，世界上先進(jìn)的石化企業(yè)絕大多數(shù)生產(chǎn)裝置都采用了先進(jìn)控制技術(shù)，據(jù)ARC調(diào)查的數(shù)據(jù)顯示，美國(guó)的普及率已經(jīng)達(dá)到60%以上，重點(diǎn)裝置更是達(dá)到了90%的比例?！　≡谀撤N程度上，先進(jìn)控制技術(shù)更像是企業(yè)增產(chǎn)增效的“加速器”。先進(jìn)控制技術(shù)通常是在DCS、FCS等系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，采用多變量預(yù)測(cè)控制、智能軟測(cè)量和工藝計(jì)算等策略實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：提高裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性、保證產(chǎn)品質(zhì)量的一致性、提高目標(biāo)產(chǎn)品收率、增加裝置處理量、降低運(yùn)行成本、減少環(huán)境污染等。因此，越來(lái)越多的企業(yè)開(kāi)始運(yùn)用先進(jìn)控制技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)“節(jié)能增效”，同時(shí)這些行業(yè)用戶也將先進(jìn)控制技術(shù)作為提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的突破口?！　啄陙?lái)的實(shí)踐證明，在我國(guó)先進(jìn)控制方法的推廣工作并非一帆風(fēng)順，而是遇到了不少困難和問(wèn)題。盡管先進(jìn)控制系統(tǒng)效益明顯，但國(guó)內(nèi)企業(yè)先進(jìn)控制建設(shè)和應(yīng)用情況與國(guó)外始終存在差距。系統(tǒng)開(kāi)發(fā)企業(yè)在開(kāi)發(fā)應(yīng)用過(guò)程中能夠保證系統(tǒng)正常運(yùn)行，但同時(shí)，先進(jìn)控制系統(tǒng)的維護(hù)者是用戶企業(yè)的信息技術(shù)人員，他們既要熟悉先進(jìn)控制技術(shù)本身，同時(shí)要掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)以及工藝過(guò)程等技術(shù)。因此，用戶企業(yè)自身由于缺乏足夠的技術(shù)力量，先進(jìn)控制系統(tǒng)的長(zhǎng)期維護(hù)問(wèn)題日益明顯。　　應(yīng)當(dāng)說(shuō)，我國(guó)的控制理論界與工控企業(yè)界都在不同程度上在APC技術(shù)的應(yīng)用研究上取得許多成功。其中，清華大學(xué)、浙江大學(xué)、上海交通大學(xué)、華東理工大學(xué)、中南大學(xué)、華北電力大學(xué)、中國(guó)石油大學(xué)、北京化工大學(xué)、北京科技大學(xué)、浙大中控公司、浙江正泰中自控制公司、和利時(shí)公司、冶金自動(dòng)化研究院、北京金自天正智能公司、北京三博公司等都是該領(lǐng)域的佼佼者?！　PC技術(shù)在流程工業(yè)過(guò)程中的應(yīng)用　　在化工自動(dòng)化的應(yīng)用　　長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)化學(xué)工業(yè)技術(shù)水平較低，導(dǎo)致能耗物耗高，限制了化學(xué)工業(yè)的發(fā)展。要改變這種局面，根本的出路就是走科技進(jìn)步的道路，采用先進(jìn)實(shí)用的技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。隨著化學(xué)工業(yè)日益朝著集成化、大型化方向發(fā)展，系統(tǒng)的復(fù)雜性不斷增加，表現(xiàn)為過(guò)程具有強(qiáng)耦合性、不確定性、非線性、信息不完全性和大滯后性等特征，并存在著苛刻的約束條件，控制目標(biāo)多元化，變量數(shù)目增多且相關(guān)性增強(qiáng)，在這種情況下，傳統(tǒng)的控制策略已不能滿足要求，必須應(yīng)用先進(jìn)控制?！　±?，中國(guó)石油化工股份有限公司廣州分公司(簡(jiǎn)稱(chēng)廣州石化)在丙烯精餾塔控制中應(yīng)用先進(jìn)控制技術(shù)，并取得良好的效果。廣州石化于2007年開(kāi)始與華東理工大學(xué)合作，應(yīng)用精餾塔先進(jìn)控制技術(shù)，結(jié)合廣州石化丙烯精餾塔系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，基于集散控制系統(tǒng)(DCS)平臺(tái)，實(shí)施了丙烯精餾塔先進(jìn)控制系統(tǒng)改造項(xiàng)目。該項(xiàng)目在對(duì)丙烯精餾塔的實(shí)際操作性能以及先前控制方案特點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確有效評(píng)估的基礎(chǔ)上，對(duì)丙烯精餾塔的產(chǎn)品質(zhì)量和塔釜采出中貴重組分的含量等實(shí)施先進(jìn)控制技術(shù)，從而提高丙烯精餾塔的操作穩(wěn)定性，減少丙烯損失，進(jìn)而達(dá)到提高裝置總體效益的最終目的?！　∮秩?，浙江大學(xué)工業(yè)控制技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和先進(jìn)控制研究所以某純堿廠碳化系統(tǒng)為背景，將模型預(yù)測(cè)控制軟件應(yīng)用于5組共25座碳化塔中，開(kāi)發(fā)了一個(gè)包含上百個(gè)被控變量、操縱變量和干擾變量的多變量預(yù)測(cè)控制器來(lái)解決該碳化系統(tǒng)的約束多變量控制問(wèn)題。工業(yè)應(yīng)用結(jié)果表明：模型預(yù)測(cè)控制軟件能夠確保碳化系統(tǒng)長(zhǎng)期在最佳狀態(tài)運(yùn)行，進(jìn)而降低物料消耗、改善產(chǎn)品質(zhì)量和節(jié)省操作費(fèi)用，使生產(chǎn)效益得到優(yōu)化?！　≡偃纾憬掳不ぜ瘓F(tuán)股份公司60kt/a有機(jī)硅精餾裝置的過(guò)程控制難點(diǎn)，利用浙江中控軟件技術(shù)有限公司的APC-Adcon高級(jí)多變量魯棒預(yù)測(cè)控制軟件，研究開(kāi)發(fā)一套先進(jìn)控制系統(tǒng)，獲得了成功應(yīng)用，并取得了預(yù)期控制效果。其關(guān)鍵產(chǎn)品一甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷的優(yōu)等率提高到90%以上，單位產(chǎn)品能耗降低了8%以上?！　〈笮鸵蚁┭b置優(yōu)化運(yùn)行項(xiàng)目　　隨著我國(guó)石油化工工業(yè)日益朝著集成化、大型化方向發(fā)展,系統(tǒng)的復(fù)雜性不斷增加，表現(xiàn)為過(guò)程具有強(qiáng)耦合性、不確定性、非線性、信息不完全性和大純滯后性等特征，并存在著苛刻的約束條件，控制目標(biāo)多元化，變量數(shù)目增多且相關(guān)性增強(qiáng)。在這種情況下，傳統(tǒng)的控制策略已不能完全滿足要求，必須應(yīng)用先進(jìn)控制。乙烯裝置是石化工業(yè)的核心和發(fā)展標(biāo)志，盡管我國(guó)現(xiàn)有乙烯產(chǎn)能居世界第二，裝備已經(jīng)國(guó)產(chǎn)化，但優(yōu)化運(yùn)行卻仍主要依靠引進(jìn)技術(shù)，生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程的精細(xì)化操作以及控制與優(yōu)化水平與國(guó)外先進(jìn)水平相比還存在差距。在諸多的先進(jìn)控制技術(shù)中，多變量預(yù)測(cè)控制技術(shù)和軟測(cè)量技術(shù)目前在乙烯裝置上應(yīng)用較多，并且取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，已形成相應(yīng)的商品化軟件。國(guó)內(nèi)由華東理工大學(xué)與中國(guó)石油化工有限公司共同研發(fā)的大型乙烯裝置優(yōu)化運(yùn)行項(xiàng)目，開(kāi)發(fā)了裂解過(guò)程工藝研究與優(yōu)化、反應(yīng)過(guò)程模擬與優(yōu)化、10萬(wàn)t裂解爐溫度控制與負(fù)荷先進(jìn)優(yōu)化等關(guān)鍵課題的研究。取得了很好的研究成果?！　≡擁?xiàng)成果優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)實(shí)施后，主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)到或超過(guò)同類(lèi)裝置國(guó)際先進(jìn)水平。其中液化氣裂解技術(shù)實(shí)施后，與裂解石腦油相比，可使“三烯”總收率提高2.95%，爐子運(yùn)行周期提高40%;液相烴裂解反應(yīng)過(guò)程優(yōu)化，能減少中壓蒸汽消耗20t/h，“雙烯”收率平均提高0.44%;10萬(wàn)t裂解爐先進(jìn)控制，使?fàn)t出口平均溫度和各爐管溫差控制在±1℃以內(nèi)，負(fù)荷控制在±0.5%以內(nèi)，“雙烯”收率平均提高0.35%;10萬(wàn)t裂解爐燃燒過(guò)程優(yōu)化，使?fàn)t子熱效率提高1%以上，燃料氣節(jié)省0.94%以上;急冷油減粘工藝技術(shù)，使急冷油粘度從100mm2/s降至30mm2/s，減少排污和蒸汽消耗，使乙烯能耗平均下降35.6kg標(biāo)油/(噸.乙烯);裂解氣負(fù)荷優(yōu)化配置技術(shù)，使乙烯能耗下降，乙烯產(chǎn)能提高1.3%;碳二加氫反應(yīng)過(guò)程優(yōu)化，能保證反應(yīng)器出口乙炔含量控制在1ppm之內(nèi)，反應(yīng)選擇性提高40%;乙烯精餾控制與優(yōu)化，使丙烯壓縮機(jī)一段負(fù)荷降低4.24%等。　　還如，先進(jìn)控制技術(shù)在乙烯裝置分離單元與乙烯精餾塔等中的應(yīng)用，提高了產(chǎn)量，穩(wěn)定了生產(chǎn)過(guò)程，提高了精餾塔的分離效果，延長(zhǎng)了反應(yīng)器的運(yùn)行周期，并降低了能耗，減少了生產(chǎn)的波動(dòng)，緩解了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了裝置的自動(dòng)化水平。先進(jìn)控制技術(shù)已被越來(lái)越多的裝置所采用，且無(wú)需進(jìn)行裝置擴(kuò)容改造，便能實(shí)現(xiàn)提高產(chǎn)量、降低能耗的目標(biāo)。　　福建煉油廠化工有限公司與浙江大學(xué)合作開(kāi)發(fā)催化裂化裝置先進(jìn)控制系統(tǒng);洛陽(yáng)石油化工總廠與石油大學(xué)、洛陽(yáng)石化公司共同開(kāi)發(fā)催化裂化裝置;茂名石化煉油廠與石油大學(xué)聯(lián)合開(kāi)發(fā)催化裂化裝置先進(jìn)控制與實(shí)時(shí)優(yōu)化系統(tǒng);上海交通大學(xué)開(kāi)發(fā)研制的多變量約束控制軟件包MCC是一個(gè)處理約束的多變量、多目標(biāo)、多控制模式和基于模型預(yù)測(cè)的最優(yōu)控制器，已成功應(yīng)用于石家莊煉油化工股份有限公司催化裂化裝置，取得了明顯經(jīng)濟(jì)效益;還有浙江大學(xué)開(kāi)發(fā)APC-Hiecon，APC-PFC先進(jìn)控制軟件在國(guó)內(nèi)許多工業(yè)裝置得到了應(yīng)等?！　PC技術(shù)的發(fā)展前景　　先進(jìn)控制技術(shù)的發(fā)展前景如何首先來(lái)看智能控制研究的發(fā)展趨勢(shì)。智能控制在國(guó)際上是一個(gè)發(fā)展較快的新興學(xué)科，其理論與應(yīng)用研究顯示出旺盛的生命力。進(jìn)一步發(fā)展將會(huì)是：　　尋找與建立新的智能控制機(jī)理，為智能控制的進(jìn)一步發(fā)展奠定穩(wěn)固的理論基礎(chǔ);實(shí)現(xiàn)控制器的智能化;聯(lián)合更多學(xué)科，進(jìn)行集成;開(kāi)發(fā)更成熟的應(yīng)用方法等。據(jù)專(zhuān)家分析，模糊推理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法均具有模擬人類(lèi)思維的特點(diǎn)，因而，將三者有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，將是智能控制研究的主要方向。　　其次是看先進(jìn)控制應(yīng)用研究的發(fā)展趨勢(shì)。進(jìn)一步發(fā)展將會(huì)是：　　智能控制在電力系統(tǒng)調(diào)度、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制、風(fēng)電場(chǎng)功率預(yù)測(cè)等方面的應(yīng)用研究，特別是開(kāi)展混雜控制理論的研究等。對(duì)于帶鋼高速連續(xù)軋制控制理論的應(yīng)用研究，迫切需要開(kāi)展高性能嵌入式系統(tǒng)的研究;基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的建模與控制方法研究等。新一代現(xiàn)場(chǎng)總線控制應(yīng)用研究。必須加大EPA技術(shù)(EthernetforPlantAutomation：以太網(wǎng)工廠自動(dòng)化)的產(chǎn)品化和應(yīng)用力度。目前，已經(jīng)從傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線向現(xiàn)場(chǎng)總線、工業(yè)以太網(wǎng)、工業(yè)無(wú)線方面包容和融合，并將成為控制系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)方向之一?！　⌒枨蟀l(fā)展趨勢(shì)包括以下幾個(gè)方面：　　適應(yīng)“綠色化工”的需求　　隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，“綠色化工”的概念被越來(lái)越頻繁的提到，節(jié)能降耗、綠色環(huán)保等新的準(zhǔn)則對(duì)自動(dòng)化技術(shù)也提出了更高層次的要求。傳統(tǒng)的自動(dòng)化較少關(guān)注節(jié)能與環(huán)保問(wèn)題，隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，綠色電廠、綠色樓宇以及綠色化工等與節(jié)能環(huán)保相關(guān)概念被提出，節(jié)能能源、減少原材料消耗以及綠色環(huán)保等新的約束對(duì)自動(dòng)化技術(shù)提出了更高的要求。在“十二五”科技發(fā)展規(guī)劃的“大力培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)”章節(jié)里，把節(jié)能環(huán)保放在了首位。并提出：大力發(fā)展高效節(jié)能、先進(jìn)環(huán)保和循環(huán)應(yīng)用等關(guān)鍵技術(shù)、裝備及系統(tǒng)。實(shí)施半導(dǎo)體照明、煤炭清潔高效利用、“藍(lán)天”工程、廢物資源化等科技產(chǎn)業(yè)化工程。加強(qiáng)技術(shù)的集成和推廣應(yīng)用，快速提高我國(guó)節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域整體技術(shù)能力及產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力?！　⌒滦涂刂评碚摵退惴ǖ男枨蟆　∠冗M(jìn)控制方法大多數(shù)都要求有相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，而建立相應(yīng)的可用的數(shù)學(xué)模型卻并不容易。從控制工程和實(shí)際應(yīng)用的角度來(lái)看，研究出一類(lèi)兼有現(xiàn)代控制理論與經(jīng)典PID的優(yōu)點(diǎn)，不依賴被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，保證系統(tǒng)閉環(huán)穩(wěn)定性，控制效果良好，算法簡(jiǎn)單的新型控制理論和算法，是當(dāng)前自動(dòng)控制理論研究的一個(gè)重要課題。目前在工業(yè)過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)，基本被控環(huán)節(jié)的控制即基礎(chǔ)控制所用的控制手段90%以上仍是PID控制。半個(gè)世紀(jì)的實(shí)踐證明PID控制器是一個(gè)很好的控制器，它在系統(tǒng)控制中功勞卓著。對(duì)一般的線性環(huán)節(jié)的控制，PID控制器使用方便，魯棒性強(qiáng)，效果良好。但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)裝置愈來(lái)愈大型化、復(fù)雜化，而且技術(shù)水平越來(lái)越高。在生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)了非線性、時(shí)變、大時(shí)滯、強(qiáng)耦合等環(huán)節(jié)，而且大的干擾還經(jīng)常發(fā)生。實(shí)踐證明，對(duì)付這樣的被控對(duì)象，PID調(diào)節(jié)器就顯得無(wú)能為力了?？梢?jiàn)，研究出一類(lèi)兼有現(xiàn)代控制理論與經(jīng)典PID的優(yōu)點(diǎn)，不依賴被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，保證系統(tǒng)閉環(huán)穩(wěn)定性，控制效果良好，算法簡(jiǎn)單的新型控制理論和算法，是當(dāng)前自動(dòng)控制理論研究的一個(gè)重要課題。從控制工程和實(shí)際應(yīng)用的角度來(lái)看，新的控制方法必須滿足一系列要求，即它必須有一系列的控制功能。這些功能包括：抗干擾功能、自適應(yīng)功能、快速收斂功能、強(qiáng)制穩(wěn)定功能、解耦功能克服大時(shí)滯功能等?！　【W(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的需求　　工業(yè)控制系統(tǒng)已經(jīng)沿著基地式儀表控制、模擬集中控制、計(jì)算機(jī)集中控制、集散式控制、現(xiàn)場(chǎng)總線控制，發(fā)展到網(wǎng)絡(luò)化控制的新階段。當(dāng)前，隨著工業(yè)控制系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大、控制對(duì)象的復(fù)雜化和地理分散化、控制性能要求的提高，以及計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)在控制領(lǐng)域應(yīng)用的日益廣泛深入，網(wǎng)絡(luò)化工業(yè)控制系統(tǒng)由此應(yīng)運(yùn)而生?！　∈澜绺鲊?guó)在加強(qiáng)建模理論、辨識(shí)技術(shù)、優(yōu)化控制、最優(yōu)控制、高級(jí)過(guò)程控制等方面進(jìn)行研究，推出了從實(shí)際工業(yè)過(guò)程特點(diǎn)出發(fā)，尋求對(duì)模型要求不高，在線計(jì)算方便，對(duì)過(guò)程和環(huán)境的不確定性有一定適應(yīng)能力的控制策略和方法，如自適應(yīng)控制系統(tǒng)、預(yù)測(cè)控制系統(tǒng)、魯棒控制系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)等先進(jìn)控制系統(tǒng)。對(duì)于含有大量不確定性和難于建模的復(fù)雜系統(tǒng)，基于知識(shí)的專(zhuān)家系統(tǒng)、模糊控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、學(xué)習(xí)控制和基于信息論的智能控制等應(yīng)運(yùn)而生，它們?cè)谠S多領(lǐng)域都開(kāi)始得到了應(yīng)用，成為自動(dòng)控制的前沿學(xué)科之一。由于變量間的關(guān)聯(lián)，使系統(tǒng)不能正常平穩(wěn)運(yùn)行，出現(xiàn)各類(lèi)解耦控制系統(tǒng)?！　?duì)于大純滯后系統(tǒng)自史密斯提出“預(yù)估補(bǔ)償器”以來(lái)，由于預(yù)估補(bǔ)償器對(duì)參數(shù)變化靈敏度極高，又相繼出現(xiàn)了各種改進(jìn)預(yù)估補(bǔ)償方法，如觀測(cè)補(bǔ)償器控制方案、內(nèi)?？刂?、雙控制器、達(dá)林控制箅法、純滯后對(duì)象采樣控制等，但均尚未完全真正解決，人們還在繼續(xù)努力想方設(shè)法尋求解決辦法。針對(duì)信息不完全性出現(xiàn)了推斷控制系統(tǒng)和軟測(cè)量技術(shù)。本文就目前應(yīng)用較多、且取得經(jīng)濟(jì)效益的預(yù)測(cè)控制、軟測(cè)量技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用作一些介紹，以推動(dòng)先進(jìn)控制技術(shù)的應(yīng)用。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，一個(gè)良好的控制系統(tǒng)不但要保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和整個(gè)生產(chǎn)的安全，滿足一定約束條件，而且應(yīng)該帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益?！　∪欢O(shè)計(jì)這樣的控制系統(tǒng)會(huì)遇到許多困難，特別是復(fù)雜工業(yè)過(guò)程往往具有不確定性(環(huán)境結(jié)構(gòu)和參數(shù)的未知性、時(shí)變性、隨機(jī)性、突變性)、非線性、變量間的關(guān)聯(lián)性以及信息的不完全性和大純滯后性等，要想獲得精確的數(shù)學(xué)模型十分困難。因此，對(duì)于過(guò)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，已不能采用單一基于定量的數(shù)學(xué)模型的傳統(tǒng)控制理論和控制技術(shù)，必須進(jìn)一步開(kāi)發(fā)高級(jí)的過(guò)程控制系統(tǒng)，研究先進(jìn)的過(guò)程控制規(guī)律，以及將現(xiàn)有的控制理論和方法向過(guò)程控制領(lǐng)域移植和改造等方面越來(lái)越受到控制界的關(guān)注?！　〗窈?，還要進(jìn)一步開(kāi)發(fā)魯棒性強(qiáng)，適應(yīng)性寬(操作條件、原料性質(zhì)等)，性價(jià)比優(yōu)的商品化先進(jìn)控制與優(yōu)化控制軟件，適應(yīng)國(guó)內(nèi)大中型企業(yè)需要。當(dāng)前先進(jìn)控制與優(yōu)化控制軟件的二次開(kāi)發(fā)量較大，從設(shè)計(jì)，測(cè)試，仿真研究，到實(shí)際工業(yè)裝置投運(yùn)周期較長(zhǎng)，為此今后應(yīng)開(kāi)發(fā)一些二次開(kāi)發(fā)量較少的先進(jìn)控制與優(yōu)化控制軟件，以適應(yīng)市場(chǎng)需要。隨著人工智能的迅速發(fā)展和控制理與其他學(xué)科的交叉滲透，先進(jìn)控制技術(shù)將會(huì)得到更深入的發(fā)展，應(yīng)用更加廣泛，產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益?！　∥覈?guó)處在工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化、市場(chǎng)化、國(guó)際化深入發(fā)展的重要時(shí)期。為了加快現(xiàn)代化建設(shè)的步伐，國(guó)家出臺(tái)的《高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化及其環(huán)境建設(shè)“十二五”專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃》提出：“十二五”時(shí)期，高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化及其環(huán)境建設(shè)的總體目標(biāo)——大力培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，推動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，加快發(fā)展現(xiàn)代服務(wù)業(yè)，全面提升高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，在體制機(jī)制創(chuàng)新和環(huán)境建設(shè)方面取得關(guān)鍵性突破。在加強(qiáng)關(guān)鍵核心技術(shù)研發(fā)，培育戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中，都有智能制造與系統(tǒng)控制技術(shù)等提升我國(guó)制造業(yè)創(chuàng)新能力的要求。因而，國(guó)家將會(huì)進(jìn)一步加大對(duì)于先進(jìn)控制技術(shù)的支持力度。