过程控制论文

过程控制的综述与发展

摘要:本文介绍过程工业的特点，回顾过程控制的发展过程，指出过程控制发展的趋势,强调 过程综合自动化这一发展方向，并讨论过程控制面临的理论和实际问题。 关键词:过程控制；综合自动化；先进控制；过程优化；现场总线；发展。

一、过程控制发展的回顾

过程控制的发展是与控制理论、仪表、计算机以及有关学科的发展紧密相关的.过程控制 的发展大体上可以分为如表1所示的三个发展阶段： 阶段 控制理论 控制工具 控制要求 控制水平

70年代以前这一时期应属于自动化孤岛模式的阶段，其控制目标只能是保证生产平稳和少出事故。70~80年代是发展的第二阶段,分布式工业控制计算机系统(DCS)的出现为实现先进控制创造了条件,多变量预测控制等先进控制方法的应用，使控制达到了新的水平,在实现优质、高产、低消耗的控制目标方面前进了一大步。值得指出的是在70年代中期,出现了现代控制理论是否适用于过程控制的困惑，这迫使人们去研究生产过程的特点与难点,以缩小理论与应用之间的鸿沟。80年代后期,工业控制中出现了多学科间的相互渗透与交叉，人工智能和智能控制受到人们的普遍关注,信号处理技术、数据库、通讯技术以及计算机网络的发展为实现高水平的自动控制提供了强有力的技术工具。过程控制开始突破自动化孤岛的传统模式，采用CIM的思想和方法来组织、管理和指挥整个生产过程，出现了集控制、优化、调度、管理于一体的新模式.在连续工业中，也将这种模式称为综合自动化或ClpS(eomputerintegratedprocessingsystems)。可以看到，过程控制在这阶段的目标已从保持平稳和少出事故转向提高产品质量、降耗节能、降低成本、减少污染，并最终以效益为驱动力来重新组织整个生产系统,最大限度地满足动态多变市场的需求,提高产品的市场竞争力。

第一阶段 （70年代以前） 经典控制理论 常规仪表 安全平稳 简单控制系统 第二阶段 （70~80年代） 现代控制理论 分布式控制计算机 第三阶段 （90年代） 控制论、信息论、系统论、人工智能等学科交叉控 计算机网络 优质、高产、低耗能 市场预测、快速响应、柔性生产、创新管理 先进控制系统 综合自动化 二、发展方向——智能控制

智能控制的特点：

（1）学习能力。对一个过程或其环境的未知特征所固有的信息进行学习,并将得到的经验用于进一步估计、分类、决策或控制,这对于未知对象的认知和辨识,以及控制系统性能的进一步改善,是十分有利的。

（2）组织综合能力。对复杂的任务和分散的传感器信息,具有处理、组织、协调和综合决策的能力,并在进行过程中表现出类似于人的主动性和灵活性。

（3）适应能力。由于智能控制不依赖于对象模型,智能行为表现为从系统输入到输出的映射关系,即使输入是系统从未有过的例子,系统通过插补、归类等方法,也能给出适当的输出,如果系统中某部分出现故障,仍能正常工作,并给出警告信号,甚至自行修复。

（4）优化能力。由于智能控制具有在线特征辨识、特征记忆和拟人等特点,在整个控制过程中计算机在线获得信息,实时处理,并给出控制决策,通过不断优化参数和寻找控制器最佳结构形式,以获得整体最优控制性能。

1)智能技术将应用于复杂过程工业

由前述可知,传统控制方法对于工艺过程复杂、建模困难的对象显得无能为力,但是基于知识、仿人脑推理、学习、记忆能力的智能控制正是打开这类/固锁的/钥匙。随着智能技术的发展与成熟,智能技术将广泛地应用于工业窑炉等复杂的对象。这方面有两种工作方式,一是智能控制不需要建立对象的模型,而通过获取有关的信息,按仿人智能直接进行决策与控制;二是利用智能技术的特征提取、模式分类和聚类分析,建立较精确的对象模型,再用传统的控制方式实施控制。 2)研制通用的智能产品

随着微电子技术、计算机技术和其他相关技术的进一步发展,过程自动化产业将逐步向智能产品转化,原来的仪表研究和制造部门将淘汰陈旧低档的产品,不断研制和更新智能化程度越来越高的整机、部件和模块,如推出多规格、多品种的智能工控机、智能调节器、智能传感器、智能执行器等,为工程技术人员设计和组成各种高水平的过程控制系统创造良好的硬件条件。与此同时,开发适应于多种场合的通用软件产品。这样,一个过程智能控制系统从设计到试车,整个周期将大大缩短,其方便程度如同我们现在用单元组合仪表。

1.金以慧,王诗亦,王桂增.过程计算机控制的发展与展望.第三届全国计算机应用学术交流大会论文集,北京:电子工业出版社,1995,25一33 2.金以慧等.过程控制.北京:清华大学出版社,1993

3.蒋慰孙.2000年化工自动化展望.化工自动化及仪表,1994,21(1):l一9 4张钟俊等1智能控制与智能控制系统1信息与控制,1989;(5)

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