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基于DCS的迟滞（Stiction）在线自动检测

作　者: 王冲
导　师: 任正云
学　校: 东华大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 迟滞 在线检测 振荡回路 系统辨识 集散控制系统
分类号: TP274.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


在流程工业中控制系统本质上是非线性的,线性对象比较少见,一般研究时将非线性过程近似为线性过程。据统计,流程工业过程中有大约30%的回路处于振荡状态,其中1/3是由于调节阀(执行机构)迟滞所引起的。所以,迟滞是流程工业控制过程中最普遍的阀门问题,它的存在严重影响了控制系统良好性能的执行。迟滞的在线检测对提高控制回路的准确性、稳定性具有重要的意义。而到目前为止在相关领域的研究还比较少,近年来国外的一些学者对迟滞的在线定性检测提出了各种各样的理论和方法,但这些理论与方法在快速性、准确性以及简单性等方面存在着一个或多个局限性,从而限制了这些理论与方法的应用前景。针对流程工业中控制回路的振荡问题,着重研究调节阀的迟滞影响,关键解决对调节阀迟滞的系统建模以及对迟滞的在线检测。运用控制回路在闭环操作时的数据,采用相关辨识理论与技术,闭环辨识控制回路是否存在迟滞。这种新方法不仅能够检测迟滞的存在,而且能够同时辨识过程对象的模型,非常适合发现控制回路振荡的具体原因。在分析国外学者建立的迟滞模型及检测方法的基础上,提出了一种能够比较准确反映真实阀门特性且适合在线检测的迟滞模型,研究了一种基于系统辨识的先进迟滞在线检测方法。该方法运用控制回路在闭环操作时的控制器输出OP以及过程变量PV的数据,采用最小二乘辨识方法,闭环辨识控制回路是否存在调节阀迟滞。使用MATLAB GUI进行图形用户界面的设计,将这种检测方法设计为先进迟滞在线检测系统软件。该系统可以从Text文本或Excel表格中读取控制回路的采样数据,或直接通过OPC通讯从DCS组态软件中读取控制回路数据,并可将这些数据转换为波形及进行迟滞的在线检测分析,定量的给出迟滞的具体大小。通过MATLAB软件对所建立的迟滞模型及迟滞检测方法进行仿真分析,并使用先进迟滞在线检测系统软件对实际的DCS制药项目进行控制回路中调节阀迟滞的检测分析,仿真与实际应用的结果表明了该迟滞模型的合理性及检测方法的有效性及准确性。该研究成果不仅可用于查明流程工业中控制回路振荡的原因,而且能提高产品质量、降低能耗、保持过程稳定以及降低操作强度等。迟滞的在线检测研究不仅能够填补我国在该领域的空白,而且应用领域广,应用前景巨大,能够大幅度地提高流程工业的经济效益。

全文目录


摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
1 绪论  11-18
  1.1 引言  11-12
  1.2 集散控制系统  12-14
  1.3 迟滞研究的目的和意义  14-16
  1.4 国内外迟滞研究发展动态  16
  1.5 论文主要内容及章节安排  16-17
  1.6 本章小结  17-18
2 DCS制药系统设计  18-32
  2.1 引言  18-19
  2.2 DCS制药系统总体构造  19-20
  2.3 DCS制药系统硬件设计  20-22
  2.4 DCS制药系统软件设计  22-31
  2.5 本章小结  31-32
3 迟滞模型  32-44
  3.1 引言  32-34
  3.2 传统物理模型  34-35
  3.3 Kano模型  35-38
  3.4 适合在线检测的迟滞模型  38-43
  3.5 本章小结  43-44
4 迟滞的在线检测  44-64
  4.1 引言  44-45
  4.2 Horch(1999,2000)  45-48
  4.3 Rossi(2004)  48-49
  4.4 Kano(2004)  49-50
  4.5 Choudhury(2005)  50-52
  4.6 先进迟滞在线检测方法  52-63
  4.7 本章小结  63-64
5 DCS制药系统中的迟滞在线检测  64-77
  5.1 引言  64-66
  5.2 先进迟滞在线检测系统  66-73
  5.3 DCS制药系统迟滞检测  73-76
  5.4 检测系统的安装文件制作  76
  5.5 本章小结  76-77
6 结论与未来研究方向  77-78
参考文献  78-81
附录  81-105
  附录A 适合在线检测的迟滞模型程序  81-82
  附录B 先进迟滞在线检测方法程序  82-86
  附录C 先进迟滞在线检测系统程序  86-105
攻读学位期间发表的学术论文及申请专利  105-106
致谢  106

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统 > 集中检测与巡回检测系统
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