先进控制技术在工业控制中的应用

先进控制技术在工业控制中的应用

【摘 要】通过较为先进的控制方案可以对实际复杂的工业生产过程实现自动控制，可以明显提升工业生产过程控制以及操作的稳定性。通过对关键变量的调整，改善生产过程中的动态性能，并以此优化控制目标值，可以达到加强工业生产过程控制的稳定性以及安全性的目的，有效保证工业产品质量分布的均匀性以及一致性。提出了先进控制技术的基本特征，分析了各种控制技术的应用方案，并对先进控制技术在工业控制中应用发展趋势做了预测分析。

【关键词】工业控制；先进控制技术；稳定性；APC；PID 0 引言

先进控制技术（APC）是对于目前使用越来越广泛的非常规控制电路以及控制方法的总称，一般认为先进控制技术有优于传统PID控制回路的控制效果。先进控制技术的核心主要包含模糊控制、预测控制以及自适应控制等多个方面的内容。其主要的核心思想表现为采用对多个变量的预估作为控制的核心，建立过程数学模型预测未来信号的输出状态，同时应用预测对象的实际输出值以及预测值形成误差修正模型，以此达到使系统工作于最佳状态的目的。先进控制技术一般要求能建立过程数学模型以及误差修正的数学模型，在实际的工业控制应用中建立结构简单、控制性能良好的数学模型难度较大。从控制工程的基本理论以及工程应用的角度分析，形成一种不过分依赖于数学模型，闭环控制特性良好的新型理论以及实际算法是目前工业控制领域研究的重要方向之一。

1 先进控制技术的基本内涵

先进控制技术的内涵应该包含控制对象的数据采集、控制过程的数学模型的建立、先进控制策略的应用以及控制技术的工程实际应用等方面的内容。

1.1 控制对象数据的采集、处理以及软测量技术

对于控制对象进行大量的实际测量形成较大的数据量是先进控制技术优势的一个重要表现。数据采集的准确度对于系统数学模型的建立具有重要的影响。同时在实际的工业产品生产过程中不可避免地都会收到工业环境噪声以及干扰的影响。因此滤波器的设计就显得尤为重要，同时还可以采取过失误差检测、数据有效性检验等多种信号调理方式有效改善数据的采集效果。数据的采集是先进控制系统得以实施的重要保障。在实施先进控制与优化系统时，往往需要一些很重要的变量，如产品质量指标、产品产率、化学反应深度、优化目标等，但是这些变量往往又是不可直接测量或者是虽然可以通过在线分析仪进行测量，但时间滞后很大，不能用于实时闭环控制。为了实时获得这些重要变量，并参与闭环控制和优化，就必须利用有关的可测过程变量，通过与这些有关过程变量之间的数学模型或代数函数进行计算，这就是所谓的软测量技术。

1.2 先进的控制策略

先进控制技术的第二个方面就是能够对工业控制系统采用对应的先进控制策略。为了能够满足工业生产过程中控制性能的实际需要，在控制方案上要能够制定合理的控制目标以及设计良好的控制结构。先进控制技术首先需要关注的就是重要过程变量的控制以及控制性能的改善，目前主要采取的方案是单变量模型预测控制的基本方案；约束多变量的协调控制也是先进控制技术需要解决的重要问题，目前在工业控制系统中主要应用的就是带有协调层的多变量预测策略；先进控制技术最后要解决的就是推断质量控制，在此过程中主要涉及到的关键技术

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