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过程控制系统概述杨峰电信学院06自动化3班学号：40604010321所谓过程控制（Process Control）是指根据工业生产过程的特点，采用测量仪表、执行机构和计算机等自动化工具，应用控制理论，设计工业生产过程控制系统，实现工业生产过程自动化。
一﹑过程控制的特点随着生产过程的连续化﹑大型化和不断强化, 随着对过程内在规律的进一步了解,以及仪表﹑计算机技术的不断发展, 生产过程控制技术近年来发展异常迅速.所谓生产过程自动化, 一般指工业生产中(如石油﹑化工﹑冶金﹑炼焦﹑造纸﹑建材﹑陶瓷及热力发电等)连续的或按一定程序周期进行的生产过程的自动控制.凡是采用模拟或数字控制方式对生产过程的某一或某些物理参数(如温度﹑压力﹑流量等)进行的自动控制统称为过程控制.生产过程的自动控制, 一般要求保持过程进行中的有关参数为一定值或按一定规律变化. 由于被控参数不但受内﹑外界各种条件的影响, 而且各参数之间也会相互影响, 这就给对某些参数进行自动控制增加了复杂性和困难性. 除此之外, 过程控制尚有如下一些特点:1. 被控对象的多样性.对生产过程进行有效的控制, 首先得认识被控对象的行为特征, 并用数学模型给以表征, 这叫对象特性的辨识. 由于被控对象多样性这一特点, 就给辨识对象特性带来一定的困难.2. 被控对象存在滞后.由于生产过程大多在比较庞大的设备内进行, 对象的储存能力大, 惯性也大. 在热工生产过程中, 内部介质的流动和热量转移都存在一定的阻力, 因此对象一般均存在滞后性. 由自动控制理论可知, 如系统中某一环节具有较大的滞后特性, 将对系统的稳定性和动态质量指标带来不利的影响, 增加控制的难度.3. 被控对象一般具有非线性特点.当被控对象具有的非线性特性较明显而不能忽略不计时, 系统为非线性系统, 必需用非线性理论来设计控制系统, 设计的难度较高. 如将具有明显的非线性特性的被控对象经线性化处理后近似成线性对象, 用线性理论来设计控制系统, 由于被控对象的动态特性有明显的差别, 难以达到理想的控制目的.4. 控制系统比较复杂.控制系统的复杂性表现之一是其运行现场具有较多的干扰因素. 基于生产安全上的考虑, 应使控制系统具有很高的可靠性.由于以上特点, 要完全通过理论计算进行系统设计与控制器的参数整定至今乃存在相当的困难, 一般是通过理论计算与现场调整的方法, 达到过程控制的目的.二﹑过程控制系统的组成过程控制系统的组成, 一般可用如下框图表示被控参数（变量）y(t ) ;控制（操纵）参数（变量）q(t) ;扰动量f(t) ;给定值r(t) ;当前值z(t); 偏差e(t) ;控制作用u(t)三、过程控制系统的分类按系统的结构特点来分反馈控制系统，前馈控制系统，复合控制系统（前馈-反馈控制系统）按给定值信号的特点来分定值控制系统，随动控制系统1.反馈控制系统偏差值是控制的依据，最后达到减小或消除偏差的目的。
先进控制系统：介绍先进控制系统的特点、设计和应用引言在工业控制领域，先进控制系统是一种关键技术，用于提高过程控制的性能和效率。
随着科技的发展和进步，先进控制系统不断被引入和应用于各个领域，成为改善系统性能和优化生产过程的有效手段。
本文将介绍先进控制系统的特点、设计原理以及在各个行业中的应用。
特点1. 优化控制先进控制系统的一个显著特点是其能够进行优化控制。
通过对系统模型的建模和分析，控制系统可以针对不同的目标制定最优的控制策略，以最大程度地提高系统的性能和效率。
先进控制系统可以根据实时数据进行实时优化，并通过反馈控制来实现系统参数的自适应调整，从而实现最佳控制结果。
2. 多变量控制先进控制系统能够处理多变量控制问题。
传统的PID控制器只能进行单变量控制，而先进控制系统则具备处理多个输入和输出变量之间相互关联的能力。
它可以更好地解决多变量系统中的耦合问题，通过对多个变量之间的相互影响进行分析和优化，实现更加精确和稳定的控制。
3. 鲁棒性先进控制系统具备较强的鲁棒性，能够抵御外界干扰和不确定性对系统控制性能的影响。
通过先进的控制算法和技术，先进控制系统可以根据实时反馈数据对系统进行动态调整，从而保持系统的稳定性和准确性。
即使在面对系统参数变化、噪声扰动和模型不确定性等不利因素时，先进控制系统仍能够保持良好的控制效果。
4. 高级算法先进控制系统采用了各种高级算法来实现优化控制和多变量控制。
这些算法包括模型预测控制（Model Predictive Control, MPC）、递归最小二乘法（Recursive Least Squares，RLS）、自适应控制（Adaptive Control）等。
这些算法能够针对不同的控制问题提供最佳方案，并通过对系统模型和实时数据的分析来实现控制效果的优化。
设计1. 系统建模先进控制系统的设计首先需要进行系统建模。
系统建模是通过对被控对象进行数学建模，将其抽象成一系列数学方程，以便进行控制策略的设计和优化。
先进过程控制（APC）随着我国经济体制的转变，国内的众多石化企业日益感受到国际间竞争所带来的活力和挑战。
因此，积极开发和应用先进控制和实时优化，提高企业经济效益，进而增强自身的竞争力是过程工业迎接挑战重要对策。
先进过程控制是对那些不同于常规单回路控制，并具有比常规PID控制更好的控制效果的控制策略的统称，而非专指某种计算机控制算法。
由于先进控制的内涵丰富，同时带有较强的时代特征。
因此，至今对先进控制还没有严格的、统一的含义。
尽管如此，先进控制的任务都是明确的，即用来处理那些采用常规控制效果不好，甚至无法控制的复杂工业过程控制的问题。
先进控制应用得当可带来显著的经济效益。
在石化工业中，一个先进控制项目的年经济效益在百万元以上，其投资回收期一般在一年以内。
丰厚的回报而引入注目。
通过实施先进控制，可以改善过程动态控制的性能，减少过程变量的波动幅度，使之能更接近其优化目标值，从而将生产装置推至更接近其约束边界条件下运行，最终达到增强装置运行的稳定性和安全性、保证产品质量的均匀性、提高目标产品收率、增加装置处理量、降低运行成本、减少环境污染等目的。
从60年代初现代控制理论迅速发展以来，出现了一系列的优化控制和多变量控制算法，以及更晚些时候出现的自适应控制算法和鲁捧控制算法等，这些都属于先进控制。
人们曾经希望开创一户现代控制理论应用的新时代，但自70年代以来，理论成果虽多，在过程控制的应用却不理想，原因有两个方面：（1）模型问题。
像高斯干扰下的线性二次型控制（LQG）等现代控制理论的杰作都是基于模型的算法。
尽管建模技术已有很大发展，白色、黑色、灰色的方法都有，但精确可靠的动态数学模型依然难得。
对象往往具有不确定性，使精确建模无法做到。
（2）认识问题。
一个装置的控制，有各种可供选择的策略和算法，如果你的算法能得到合格的结果，那还要问一问，你的算法是否比其他算法更好？同时，控制效果即使提高，是否能产生实际效益？这样一比，许多新算法的优越性都不见了。
先进过程控制先进过程控制（Advanced Process Control，简称APC）是指采用先进的控制策略和技术，对工业过程进行优化和改进的一种控制方法。
它通过实时监测和分析工业过程的关键参数，预测未来过程变量的发展趋势，并基于此提供精确的控制策略，以实现过程的稳定性、高效性和可靠性。
APC是一种动态的控制方法，它可以根据过程的实际情况自动调整控制策略，以应对外部环境的变化和内部工艺的波动。
它与传统的PID控制相比，具有更强的自适应性和鲁棒性，并且可以更好地适应复杂多变的工艺过程。
APC的主要特点包括以下几个方面：1.高级控制策略：APC采用更复杂的控制算法，如模型预测控制（MPC）和优化控制等，可以实现更精确和高效的控制。
这些高级控制策略能够提供更好的响应速度、鲁棒性和平滑性，从而提高过程的稳定性和可控性。
2.多变量控制：APC可以同时考虑多个过程变量之间的相互关系，通过系统建模和模型识别技术，实现多变量的优化和协调控制。
这种多变量控制能够更好地解决过程中的相互干扰和交叉耦合问题，提升整体控制效果。
3.先进的优化算法：APC使用先进的优化算法，通过对工艺系统的优化建模和参数估计，找到最优的控制策略和操作参数，以实现最大程度的工艺效益。
这种优化算法可以同时考虑多个目标和约束条件，从而在满足过程要求的前提下，提供最佳的操作方案。
4.实时监测和诊断：APC能够实时监测和诊断工艺过程的异常情况和故障原因，提供精确的故障诊断和预警。
通过这种实时监测和诊断，可以及时发现和解决问题，避免生产事故和质量问题的发生。
APC在工业生产中有着广泛的应用。
它可以应用于化工、石油、电力、钢铁、电子等多个行业的过程控制中，以提高生产效率、产品质量和资源利用率。
1.过程优化控制：APC可以对工艺过程的关键参数进行实时监控和优化调整，以实现最佳的工艺操作。
通过对工艺过程进行建模和优化，可以降低能源消耗、提高生产效率和产品质量。
先进过程控制系统软件1、先进过程控制系统简述现代工业生产过程的大型化、复杂化，对产品质量、产率、安全及对环境影响的要求越来越严格，许多复杂、多变量、时变得关键变量的控制，常规PID控制已经不能胜任。
先进过程控制（Advanced Process Control，简称APC）不同于常规PID控制，是具有比常规PID控制更好控制效果的控制策略的统称，是指动态环境中基于模型、充分借助于计算机能力，为工厂获得最大利润而实施的运行和技术策略。
APC的投用将会使系统运行在最佳工况，实现所谓的“卡边”控制。
目前常见的APC类型包括：状态反馈控制、预测控制、解耦控制、推断控制（软测量技术）、自适应控制、鲁棒控制、时滞补偿控制、智能控制（专家系统、模糊控制、神经网络控制等）等。
2、上德先进过程控制系统软件平台上德公司于2000年开始研究先进控制技术，成功推出集先进过程控制系统软件平台、智能软测量软件、多变量鲁棒预测控制软件，并成功应用于多套石化生产装置的控制中，已成为国内领先的先进控制软件和服务供应商。
先进过程控制系统软件平台由核心实时数据库、应用组件、组态组件等模块组成，是实现先进控制、软测量、工艺计算和过程模拟优化的基础数据平台，可提供以下功能：●统一、完整的实时数据采集；●强大的数据处理和整合功能；●有效的数据分析和数据管理功能；●可靠的二次开发工具，支持自定义控制器的实施。
2.1智能软测量软件智能软测量软件以神经网络、工艺机理建模等技术方法为核心，集数据预处理、辅助变量选择、离线建模与仿真、在线运行等功能为一体，是生产操作和先进控制的重要辅助软件，可提供以下功能：●提供生产过程关键工艺参数及时、可靠和准确的计算值；●提供炼油、化工过程特定工艺对象的机理计算模型；●采用独特的在线模型滚动校正和化验室数据偏差校正的双重校正技术，提高在线预测精度。
该软件成功应用于燕山石化炼油生产质量预警系统中。
2.2多变量鲁棒预测控制软件多变量鲁棒预测控制软件包括建模、控制器设计、仿真、组态和在线应用等多个组件，可提供以下功能：●实现定值控制和区域控制：既可以对被控变量（CV）指定为设定值控制，也可以指定为区域控制，具有很好的平稳性和很强的鲁棒性；●有效抑制可测扰动：对可测扰动同时建模、预测扰动变量（DV）对过程的影响，有效地对其补偿；●提供多目标动态优化：对操纵变量（MV）、被控变量以及各变量之间的线性组合可定义理想的驻留值、极大化和极小化等次优目标，所有次优目标按控制自由度和变量的权重优先级依次满足；●适用于多变量、强耦合、大时滞、带约束的复杂生产过程的平稳控制和动态优化。
