复杂非线性系统设定点控制研究

In many industrial process control, the concept of set-point usually comes from the system requirements, the variation of the index and the local objective setting of the tracked curve. Therefore, the set-point control involves not only the intrinsic properties of the facing control object, but also the external factors (raw material properties, environment, etc.). Meanwhile, the considered overall pattern of the set-point control has not been formed today, and the existing results mainly concentrated on the single-target set-point control. The main research tasks of the program are given as follows: for several kinds of (representative) nonlinear systems, we study its basic structures in set-point control, the recognition mechanism of variable set-point as well as the basic characteristics (controllability, positionability, meaning of stability), and establish the theory frame of set-point control; based on the hybrid system control method, we study the corresponding control decision and algorithm; we investigate the descriptions of some fuzzy indexes (quality as "good" as possible, product yield as "high" as possible, emissions as "less" as possible and so on) based on the supervisory control mode and the relation between fuzzy indexes and set point control; we study the effect of set-point and control strategy caused by the variations of fuzzy indexes and internal-external factors of systems. As the same time, we study the applications of the set-point control in petrochemical enterprise.

在众多的工业过程控制中，设定点的概念通常来自对系统的要求、指标的变化以及对被跟踪曲线的局部目标设置。因此设定点控制所涉及的不仅仅是所面临的控制对象的内在特性，还有对象所处的外部因素（原材料特性、环境等）。同时设定点控制目前所考虑的整体模式还未形成，现有成果主要集中在对某些单一任务目标的设定点控制研究。本项目的主要研究任务为：针对几类（具有代表性的）非线性系统，研究其设定点控制的基本结构、变设定点识别机制以及其基本特性（可控性、可设置性、稳定性含义等）分析，建立设定点控制的理论框架；基于混杂系统控制方法，研究其相应的控制对策与算法；基于监督控制模式下的某些"模糊性"指标（质量尽可能的"好"、产品得率尽可能的"高"、排放尽可能的"少"等等）的描述及与设定点控制的关系；研究系统指标的改变、系统内外部因素的改变对设定点控制的影响以及控制策略。同时研究设定点控制在石化炼油企业的应用。

根据本项目任务书的要求，任务书的研究内容有四个方面：.(1)、复杂非线性系统设定点控制基本理论框架研究.(2)、设定点自动改变与设置算法研究；.(3)、监督控制的结构控制器设计及设定点设置研究.(4)、基于应用驱动的设定点控制研究.其目的是试图建立一种基于混杂系统控制框架的设定点控制的基本理论体系和实现方案。对几类（具有代表性）复杂非线性系统的设定点控制，研究其基本控制框架、设定点自适应改变与设置、监督控制以及基于应用需求的设定点控制理论与方法等。.任务书要求的预期研究成果：.(1)、提出针对复杂非线性系统的设定点控制的基本框架，其基本特性分析以及基于混杂系统控制式的设定点控制、在线参数识别等基本理论的建立。.(2)、针对典型的对设定点控制具有多方面需求的化工炼油过程，提出可应用的设定点控制方案，并期望能产生经济效益。.(3)、发表学术期刊论文15篇以上，其中SCI或EI杂志论文10 篇以上。.(4)、培养博士研究生4～5人，硕士研究生4～6人。..实施中，通过四年的研究我们取得了如下成绩：.1、.发表论文20余篇，其中SCI论文13篇。另外，还在网络控制、混杂系统控制方面取得一些进展，发表相关的被SCI收录论文10余篇。.2、.已培养博士6名、硕士8名（16年底均已毕业）.均已完成任务书要求的任务。