基于数据的过程控制性能评估与可重构方法的研究

针对基于设定点优化方法的过程优化控制系统，以多元统计投影分析理论和区域优化策略为基础，根据过程的运行数据，通过判断系统是否处于优化运行区域以及计算运行裕度对过程控制系统进行在线性能评估；在此基础上，采用一种新的可重构的思想对过程控制模型进行动态重新配置，实现过程控制的可重构，达到过程控制系统性能自愈的目的。通过本项目，研究一类过程控制系统性能评估和过程控制模型可重构的新理论、新技术和新方法，完善过程优化控制的闭环控制理论体系，为复杂工业系统持续安全、最优、高质量运行提供理论依据和技术借鉴。基于数据的过程控制性能评估与可重构控制研究是一个前瞻性强的发展方向，目前在国际上尚处于探索阶段，有许多理论空白。本项目的工作有助于推动该领域研究进程，有重要的理论意义和实际应用价值。

本课题根据过程的运行数据，实现了过程控制系统的性能评估，建立了过程控制器的可重构模型。首先结合模糊聚类、主元分析和神经元网络技术建立了过程运行工况划分和状态识别模型，提出了不同工况下的区域优化控制算法；针对间歇工业过程，对多种多元统计算法进行了工程化改进；在此基础上，提出了过程可重构控制器的完整结构，即通过控制系统的性能评估实现了可重构检测，通过满意控制实现了动态重构规划，通过主/辅过程控制器结构实现了控制器的组件化，通过控制器择优实现了可重构评价；借助于谷氨酸发酵过程的实际数据和谷氨酸发酵过程软件平台，对上述算法进行了仿真研究，证明了上述技术的有效性。同时，本课题对过程控制的其他相关问题，如动态优化、过程建模与数据处理、故障诊断与容错控制等进行了研究。通过本课题的研究，完善了过程优化控制的闭环控制理论体系，取得了较好的研究成果。共发表标注本课题基金资助的学术论文26篇，其中被SCI检索4篇，EI检索21篇，ISTP检索4篇；获得国家发明专利1项，国家软件著作权登记1项。