控制系統(tǒng)性能評估算法與應(yīng)用研究.pdf

1、由于實際運行工況的改變、過程非線性特性、時變擾動以及系統(tǒng)設(shè)備與儀表故障等因素，工業(yè)過程控制回路在運行一段時間后其控制性能會偏離設(shè)計時的性能甚至嚴(yán)重惡化。若不及時的監(jiān)測到其性能下降并有效的修復(fù)控制器，將降低自動過程控制系統(tǒng)所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益。近十年來，關(guān)于控制器性能評價技術(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題，從而限制了性能評價技術(shù)在工業(yè)過程中的廣泛應(yīng)用。本文在前人的研究成果基礎(chǔ)上，從實際應(yīng)用出發(fā)，對控制

2、器性能評價技術(shù)領(lǐng)域存在的一些問題進行了研究，主要研究工作和創(chuàng)新包括：
　　 l、綜述了控制器性能評價領(lǐng)域的歷史與研究現(xiàn)狀，統(tǒng)計和總結(jié)了性能評價方法在工業(yè)過程中的應(yīng)用情況，分析了性能評價領(lǐng)域存在的主要問題。
　　 2、針對單輸入單輸出系統(tǒng)，分析和證明了單變量控制回路輸出的最小方差項(Minimum Variance Term)僅與過程的時間延遲有關(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)過程的擾

3、動具有時變的特征，提出了一種基于遺忘因子的線性回歸性能監(jiān)控算法(ILR)。通過引入遺忘因子，獲得了跟蹤時變擾動模型參數(shù)變化的實時估計值，相應(yīng)計算所得的最小方差能跟蹤時變擾動，提高了性能評估指標(biāo)的穩(wěn)定性和評價結(jié)果的準(zhǔn)確性。仿真和工業(yè)實例表明該方法在時變擾動下能夠正確地評估控制器的性能，優(yōu)于傳統(tǒng)基于MV準(zhǔn)則的性能評價方法。
　　 3、針對多輸入多輸出系統(tǒng)，首先推導(dǎo)了多變量系統(tǒng)輸出的最小方差項同樣具有反饋控制不變的性質(zhì)，進一步分析和推

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)則的性能評估與回路耦合分析相結(jié)合的多變量系統(tǒng)性能評價與診斷方法。在采用濾波互相關(guān)性(FCOR)算法進行性能評估基礎(chǔ)上，引入相對標(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)計的合理性，并進一步定位待整定的控制器。該方法解決了傳統(tǒng)性能評價體系缺乏有效的性能診斷工具的問題，仿真和工業(yè)實例表明該方法能夠?qū)Χ嘧兞肯到y(tǒng)的性能改善起到