新型广义预测控制算法及其在复杂工业过程控制中的应用
该项目以燃煤工业锅炉为具体应用对象,研究了能够普遍适用于电力、化工、建材、冶金等工业过程控制的一类不需求取逆阵的广义预测控制新型算法,并给出新算法收敛性、鲁棒性的引理、定理及证明,在新算法研究基础上,给出了非约束和约束两种条件下的新型广义预测控制算法、具有时间遗忘因子递推增广RLS-RELS在线的参数辨识方法以及利用新算法建立的关键参量软测量方法,使算法研究系列化、系统化。所研究的新算法由于算法不存在矩阵求逆过程,因而有计算量小,计算速度快等特点,在调节速度和调试便捷等方面可与PID媲美。利用新算法研究了解决燃煤锅炉换热过程非线性、时滞时变、信噪解耦和测量与控制时域失配等关键、共性技术,以期拓宽算法应用范围。研究了拥有多个换热站、多机组大面积集中供热的网络控制架构、节能节水措施、网络远程故障诊断与监测方法,实现了节能减排和安全生产。
设计开发了以新算法为核心,以虚拟仪器(NI)硬软件为平台的单机版和网络版两种锅炉自动控制系统——DC1000,该系统具有集成度高、结构简单、操作方便、性能价格比好等特点。这一设计可以改革传统DCS的盘柜式结构,省去大量二次仪表,大大降低硬件资金投入,是控制设备工艺的一个重要改革,特别利于推广。
项目所研究的新算法普遍适用于连轧、连铸、石化、建材等复杂流程工业过程,不仅具有重要学术价值,而且对于提高这些行业现代化生产水平具有铺垫作用,特别是在供热、供暖行业具有广阔推广空间。该项目投入生产以来,在秦皇岛港务集团有限公司、齐齐哈尔阳光热力集团有限公司等5家供暖、供热企业推广应用7套产品,实际工业应用证明,同比单位供暖面积耗煤降低11%左右,锅炉效率可以赶超世界先进水平。新型供热控制系统具有良好的节能减排效果,经济效益显著,社会效益深远。