控制系統(tǒng)性能評(píng)估算法與應(yīng)用研究.pdf

1、由于實(shí)際運(yùn)行工況的改變、過(guò)程非線性特性、時(shí)變擾動(dòng)以及系統(tǒng)設(shè)備與儀表故障等因素，工業(yè)過(guò)程控制回路在運(yùn)行一段時(shí)間后其控制性能會(huì)偏離設(shè)計(jì)時(shí)的性能甚至嚴(yán)重惡化。若不及時(shí)的監(jiān)測(cè)到其性能下降并有效的修復(fù)控制器，將降低自動(dòng)過(guò)程控制系統(tǒng)所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益。近十年來(lái)，關(guān)于控制器性能評(píng)價(jià)技術(shù)的研究吸引了眾多學(xué)者的關(guān)注。然而，此研究領(lǐng)域仍然存在著一些尚未解決的問(wèn)題，從而限制了性能評(píng)價(jià)技術(shù)在工業(yè)過(guò)程中的廣泛應(yīng)用。本文在前人的研究成果基礎(chǔ)上，從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，對(duì)控制

2、器性能評(píng)價(jià)技術(shù)領(lǐng)域存在的一些問(wèn)題進(jìn)行了研究，主要研究工作和創(chuàng)新包括：
　　 l、綜述了控制器性能評(píng)價(jià)領(lǐng)域的歷史與研究現(xiàn)狀，統(tǒng)計(jì)和總結(jié)了性能評(píng)價(jià)方法在工業(yè)過(guò)程中的應(yīng)用情況，分析了性能評(píng)價(jià)領(lǐng)域存在的主要問(wèn)題。
　　 2、針對(duì)單輸入單輸出系統(tǒng)，分析和證明了單變量控制回路輸出的最小方差項(xiàng)(Minimum Variance Term)僅與過(guò)程的時(shí)間延遲有關(guān)且具有固定不變的形式，具有反饋控制不變的性質(zhì)。在此基礎(chǔ)上，考慮到工業(yè)過(guò)程的擾

3、動(dòng)具有時(shí)變的特征，提出了一種基于遺忘因子的線性回歸性能監(jiān)控算法(ILR)。通過(guò)引入遺忘因子，獲得了跟蹤時(shí)變擾動(dòng)模型參數(shù)變化的實(shí)時(shí)估計(jì)值，相應(yīng)計(jì)算所得的最小方差能跟蹤時(shí)變擾動(dòng)，提高了性能評(píng)估指標(biāo)的穩(wěn)定性和評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性。仿真和工業(yè)實(shí)例表明該方法在時(shí)變擾動(dòng)下能夠正確地評(píng)估控制器的性能，優(yōu)于傳統(tǒng)基于MV準(zhǔn)則的性能評(píng)價(jià)方法。
　　 3、針對(duì)多輸入多輸出系統(tǒng)，首先推導(dǎo)了多變量系統(tǒng)輸出的最小方差項(xiàng)同樣具有反饋控制不變的性質(zhì)，進(jìn)一步分析和推

4、導(dǎo)了多變量系統(tǒng)原始輸出的最小方差等于采用單位關(guān)聯(lián)矩陣濾波輸出的最小方差。在此基礎(chǔ)上，提出了一種基于MV準(zhǔn)則的性能評(píng)估與回路耦合分析相結(jié)合的多變量系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)與診斷方法。在采用濾波互相關(guān)性(FCOR)算法進(jìn)行性能評(píng)估基礎(chǔ)上，引入相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)增益矩陣(RNGA)耦合分析算法診斷多變量系統(tǒng)控制器設(shè)計(jì)的合理性，并進(jìn)一步定位待整定的控制器。該方法解決了傳統(tǒng)性能評(píng)價(jià)體系缺乏有效的性能診斷工具的問(wèn)題，仿真和工業(yè)實(shí)例表明該方法能夠?qū)Χ嘧兞肯到y(tǒng)的性能改善起到