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化工生產(chǎn)自動(dòng)化

時(shí)間:2006-09-15 09:56:00來(lái)源:wangsl

導(dǎo)語(yǔ):?化工生產(chǎn)是社會(huì)工業(yè)的重要組成部分,自動(dòng)化技術(shù)在其中的應(yīng)用,是社會(huì)工業(yè)現(xiàn)代化的標(biāo)志之一。
 化工生產(chǎn)是社會(huì)工業(yè)的重要組成部分,自動(dòng)化技術(shù)在其中的應(yīng)用,是社會(huì)工業(yè)現(xiàn)代化的標(biāo)志之一。從廣義化工自動(dòng)化看,化工自動(dòng)化包括兩大方面;一是適應(yīng)于化工過(guò)程的控制理論及其策略;二是用于實(shí)現(xiàn)控制理論及其策略的工具,即適用于化工過(guò)程控制的裝置。 過(guò)程控制理論從20世紀(jì)20年代研究反饋放大器的系統(tǒng)性開(kāi)始,到40年代確立控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的根軌跡方法,奠定了經(jīng)典控制理論的基石。60年代確立了最優(yōu)控制的極大值原理,建立了控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間表示方法,開(kāi)拓了現(xiàn)代控制理論發(fā)展的新紀(jì)元。60年代初到70年代末,微電子技術(shù)有了重大突破,微處理器的產(chǎn)生,使現(xiàn)代控制理論面向過(guò)程的應(yīng)用,不僅成為可能,而且出現(xiàn)嶄新的局面。70年末80年代初,微處理器滲透許多領(lǐng)域,以微處理器為核心的自動(dòng)化技術(shù)及裝備不斷涌現(xiàn)?;谶b感技術(shù)的航空控制有了重大突破,基于開(kāi)關(guān)量控制的機(jī)械自動(dòng)出現(xiàn)了可編程控制器、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng),基于模擬量控制的化工自動(dòng)化產(chǎn)生了可編程調(diào)節(jié)器、DCS(分散控制系統(tǒng)),從而促進(jìn)了適用于化工過(guò)程控制理論的應(yīng)用以及化工自動(dòng)化技術(shù)的全面發(fā)展。近年來(lái),不確定系統(tǒng)的研究與應(yīng)用取得了一些成效,但現(xiàn)代控制在這方面的應(yīng)用仍未能盡如人意。因?yàn)樵S多化工過(guò)程系統(tǒng)機(jī)理復(fù)雜,影響因素繁多,不論采用何種建模方法得到的系統(tǒng)模型總有一定程度的不確定性,直接移植現(xiàn)代控制理論就發(fā)生了困難。因此,研究不確定系統(tǒng)的控制方法是有價(jià)值的。無(wú)論是結(jié)構(gòu)的不確定性還是參數(shù)的不確定性研究,最終目的就是要在模型不確定條件下達(dá)到滿意的品質(zhì)指標(biāo)。目前要著重研究參數(shù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性判定方法與準(zhǔn)則,提高控制系統(tǒng)對(duì)模型不確定性的魯棒性及尋找魯棒性自適應(yīng)算法。 許多化工生產(chǎn)過(guò)程,像管式反應(yīng)器、換熱器、填料塔等都屬于分布參數(shù)系統(tǒng),其特征是狀態(tài)變量、控制變量和輸出變量與空間位置有關(guān),描述對(duì)象的數(shù)學(xué)模型是偏微分方程。設(shè)計(jì)分布參數(shù)系統(tǒng)控制方案基本上分兩大類。一類是先集點(diǎn),即將分布參數(shù)系統(tǒng)按空間位置離散化為以時(shí)間為自變量的一組常微分方程。直接用集中參數(shù)完成控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。另一類是后集點(diǎn),先采用已有的分布參數(shù)理論設(shè)計(jì)反饋系統(tǒng),在實(shí)施階段才將控制方案進(jìn)行集點(diǎn)化處理。這方面的研究和應(yīng)用已有進(jìn)展,如以分子量分布為參數(shù)的系統(tǒng)控制就是很好的思路。目前看來(lái),四大熱工變量的檢測(cè)工具似已成熟,但在化工領(lǐng)域仍會(huì)遇到一些成份和物性變量的特殊問(wèn)題。近年來(lái),利用同位素、光、質(zhì)譜等手段的檢測(cè)研究開(kāi)發(fā)與應(yīng)用成就顯著,但采用“軟”測(cè)量或“軟”敏元件的方法是一種新的途徑。所謂“軟”指的是軟件,也是計(jì)算機(jī)算法。   隨著化工生產(chǎn)裝置規(guī)模的擴(kuò)大及在高產(chǎn)值方面的進(jìn)展,生產(chǎn)安全、可靠的重要性越來(lái)越被人們所認(rèn)識(shí)。因此,只限于報(bào)警和聯(lián)鎖保護(hù)措施是不夠的?,F(xiàn)在要依靠控制理論的進(jìn)展,依靠計(jì)算機(jī)的運(yùn)算分析能力,更進(jìn)一步地研究、開(kāi)發(fā)、推廣應(yīng)用故障檢測(cè)與診斷,不正常情況的監(jiān)測(cè)與剖析、容錯(cuò)控制等許多新技術(shù),使安全控制上一個(gè)新臺(tái)階。有許多裝置,操作的裕度較寬,平穩(wěn)性強(qiáng),配以合適的控制方案,效果必然很好。反過(guò)來(lái),有的裝置很難操作,或靠人的豐富經(jīng)驗(yàn)與高超技能,或靠先進(jìn)的控制方案,才能保持生產(chǎn)正常。這不僅使先進(jìn)控制有用武之地,而且大顯威力。總之,彌補(bǔ)一些工藝與設(shè)備設(shè)計(jì)應(yīng)用的不足,化工自動(dòng)化將有更大的發(fā)展。

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