炼焦生产过程控制系统的多层性能评估策略

陈 鑫, 李鹏程, 吴 敏, 雷 琪
中南大学 信息科学与工程学院, 湖南 长沙

摘      要：针对炼焦生产过程分层递阶智能集成控制系统，本文提出一种多层性能评估策略。讨论了由炼焦过程经济性能、焦炉加热燃烧控制系统性能和专家分析模块三部分组成的多层性能评估策略的结构、功能和所用技术。用焦炭产量预测模型、炼焦过程能耗预测模型、基于模型预测控制的性能评估方法以及专家分析方法实现了炼焦生产过程控制系统的多层性能评估。所提出的性能评估策略成功应用于炼焦生产全流程智能集成优化控制仿真实验平台上，取得了明显的应用成效。

关  键  词：性能评估，经济性能，预测控制

1　引  言
 
工业过程通常具有大惯性、强非线性、时变等特性，针对工业过程的控制系统在运行的初期一般具有良好的性能，但是随着时间的推移其性能会逐渐下降。因此需要对控制系统的性能进行连续在线评估，以实现控制系统的性能维护和运行优化。自80年代末Harris提出了基于较小方差控制的性能性能评估方法以来[1]，控制系统性能评估成为控制领域重要的研究领域，出现了多种评估技术。国外的研究主要包括基于人工智能的评估方法[2]、使用过程拓扑技术的控制回路性能评估[3]、基于系统辨识的多变量系统评估[4]、使用扩展区域性能指标评估控制系统[5] 等。国内在该领域的研究相对较少，但也提出了利用较小方差基准评价多变量控制系统性能[6]、以及多扰动动态下的PID控制回路性能评价标准[7]等多种技术。这些方法能够实现对底层单回路控制系统性能评估，为控制系统的整定和维护提供有效的指导。然而，由于缺乏针对专用控制层运行性能和全局经济性能的工业过程控制性能评估方法，无法满足企业对控制系统综合性能评估的需求。因此建立一种全局的、针对多层次控制系统的性能评估策略，具有重要的意义。
本文针对多层次厂级控制系统，即分层递阶智能集成控制系统，综合企业经济性能指标、专用控制系统性能指标和专家分析方法，提出一种多层性能评估策略，并通过炼焦生产全流程智能集成优化控制实验平台检验了该评估技术的有效性。

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