裂解炉中单变量多时变扰动系统的性能评估方法
【专利摘要】本发明提供了一种裂解炉中单变量多时变扰动系统的性能评估方法，包括如下步骤：sioo:依据不同扰动的预设的时变扰动模型得到每个时间点的单变量多时变扰动系统中单个扰动的SMTMV控制准则；S200:通过所述SMTMV控制准则得到每个时间点的单变量多时变扰动系统所有扰动的MMTMV控制准则；S300:依据所述MMTMV控制准则得到理论输出方差；S400:将步骤S300计算得到的理论输出方差与实际检测、计算得到的单变量多时变扰动系统控制准则下的实际输出方差相比较，得到量化的性能指标，进而通过将该性能指标与既定指标标准比较，得到裂解炉中单变量多时变扰动系统的性能评估结果。
【专利说明】裂解炉中单变量多时变扰动系统的性能评估方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及石油化工领域，尤其涉及一种裂解炉中单变量多时变扰动系统的性能 评估方法。
【背景技术】
[0002]随着工业过程越来越复杂，对系统进行性能评估就越来越重要。系统性能评估方 法可以有效地评估控制系统性能，根据评估结果判断控制系统是否运行在最佳工作状态， 并在此基础上改进控制策略，使工艺过程运行在最佳状态，进而提高企业的生产效益与工 艺安全性。
[0003] 控制系统性能评估是Harris T在1989年首次提出，将基于最小方差控制得到的 方差作为评估基准，用来评估单变量控制系统的性能。Stanfej Nives等在1991年应用该 方法监控与诊断单个过程控制回路性能。该方法可以有效地评估单时不变扰动控制系统的 性能，却不能有效地评估多时不变扰动控制系统的性能。多模型方法是解决不确定性等系 统动态特性随工况发生变化的复杂工业过程控制的一种有效方法。2002年Luyuan L等提 出了基于在线优化的切换多模型自适应控制。多模型切换方法是从所有单模型最小方差准 则中选取评估效果最好的控制准则来评估多扰动系统性能，但在实际操作中，多个扰动同 时出现进行间歇切换，会产生较大的暂态误差，导致多模型切换方法存在较大缺陷。
[0004] 目前，性能评估方法多是针对时不变扰动系统设计的最小方差控制准则。2004年 Olaleye F等基于单时变扰动系统瞬态扰动和最具代表性扰动，提出了一种评估时变系统 性能的控制系统评估准则。2011年Mengfei Z对受时变扰动的PID控制系统进行了性能评 估。虽然一些研究人员针对单个时变扰动系统提出了一些控制系统性能评估方法，但针对 多时变扰动控制系统，相关研究较少。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是如何对裂解炉中单变量多时变扰动系统的性能进行 评估检测。
[0006] 为了解决这一技术问题，本发明提供了一种裂解炉中单变量多时变扰动系统的性 能评估方法，包括如下步骤：
[0007] S100:依据不同扰动的预设的时变扰动模型得到每个时间点的单变量多时变扰动 系统中单个扰动的SMTMV控制准则；
[0008] S200 :通过所述SMTMV控制准则得到每个时间点的单变量多时变扰动系统所有扰 动的MMTMV控制准则；
[0009] S300 :依据所述MMTMV控制准则得到理论输出方差；
[0010] S400 :将步骤S300计算得到的理论输出方差与实际检测、计算得到的单变量多时 变扰动系统控制准则下的实际输出方差相比较，得到量化的性能指标，进而通过将该性能 指标与既定指标标准比较，得到裂解炉中单变量多时变扰动系统的性能评估结果。
[0011] 在所述步骤S100中，包括如下步骤：
[0012] S101 :根据预设的一个时变扰动模型计算每一时刻中与该时变扰动模型对应的扰 动的单变量多时变扰动系统扰动传递函数；
[0013] S102 :对所述扰动传递函数进行丢番图分解；
[0014] S103:将分解得到的丢番图方程代入所述扰动传递函数，根据最小方差控制准则， 得到单变量多时变扰动系统中该扰动的SMTMV控制准则。
[0015] 当单变量多时变扰动系统扰动为单个扰动时，MMTMV控制准则即为该扰动的 SMTMV控制准则；
[0016] 当单变量多时变扰动系统存在多个扰动时，基于每个扰动作用的时间长短设定混 合权重，在根据该混合权重合成每个扰动的SMTMV控制准则，最终得到单变量多时变扰动 系统的MMTMV控制准则。
[0017] 单变量多时变扰动系统存在多个时变扰动\t，N2， t，. . .，Nn，t，每个扰动作用时间 段分别为T2,. . .，Tn，T = U 1\，i = 1，2, · · ·，η。针对每一扰动设计的SMTMV控制器为 Qi，t，则基于每个时变扰动的SMTMV控制准则为
[0018] ut = -Qi>tyt, if t e Ti
[0019] ut = _Q2 tyt, if t G T2
[0020] ·
[0021] ·
[0022] ·
[0023] ut = -Qn；tyt, if t e Tn
[0024] MMTMV控制准则为
[0025] ut = -Qtyt
[0026] 其中，MMTMV控制器Qt满足
[0027] Qt = α 丄（t) Q1; t+ a 2 (t) Q2, t+_ · · + a n (t) Qn，t
[0028] 式中，a i (t)，a 2 (t)，...，a n(t)分别为相应的SMTMV控制器的混合权重；对于任 意t e T，a Jt)满足：
[0029] o^(t) = 0,t = 1,2,.,.,/?
[0030] a ^t), a 2(t),. . . , a n(t) ^ 0
[0031] a j(t) + a 2(t)+. . . + a n(t) = 1
[0032] 混合权重a i (t) (i = 1，2,...，n)满足下式
[0033]
【权利要求】
1. 一种裂解炉中单变量多时变扰动系统的性能评估方法，其特征在于：包括如下步 骤： 5100 :依据不同扰动的预设的时变扰动模型得到每个时间点的单变量多时变扰动系统 中单个扰动的SMTMV控制准则； S200 :通过所述SMTMV控制准则得到每个时间点的单变量多时变扰动系统所有扰动的 M1TMV控制准则； S300 :依据所述MMTMV控制准则得到理论输出方差； S400 :将步骤S300计算得到的理论输出方差与实际检测、计算得到的单变量多时变扰 动系统控制准则下的实际输出方差相比较，得到量化的性能指标，进而通过将该性能指标 与既定指标标准比较，得到裂解炉中单变量多时变扰动系统的性能评估结果。
2. 如权利要求1所述的裂解炉中单变量多时变扰动系统的性能评估方法，其特征在 于：在所述步骤S100中，包括如下步骤： 5101 :根据预设的一个时变扰动模型计算每一时刻中与该时变扰动模型对应的扰动的 单变量多时变扰动系统扰动传递函数； 5102 :对所述扰动传递函数进行丢番图分解； 5103 :将分解得到的丢番图方程代入所述扰动传递函数，根据最小方差控制准则，得到 单变量多时变扰动系统中该扰动的SMTMV控制准则。
3. 如权利要求1所述的裂解炉中单变量多时变扰动系统的性能评估方法，其特征在 于：当单变量多时变扰动系统扰动为单个扰动时，MMTMV控制准则即为该扰动的SMTMV控制 准则； 当单变量多时变扰动系统存在多个扰动时，基于每个扰动作用的时间长短设定混合权 重，再根据该混合权重合成每个扰动的SMTMV控制准则，最终得到单变量多时变扰动系统 的MMTMV控制准则。
4. 如权利要求1至3任意之一所述的裂解炉中单变量多时变扰动系统的性能评估方 法，其特征在于：单变量多时变扰动系统存在多个时变扰动\ t，N2，t，·..，，每个扰动作 用时间段分别为L，T2，…，T n，T = U乃，i = 1，2,…，η。针对每一扰动设计的SMTMV控制 器为Qi>t，则基于每个时变扰动的SMTMV控制准则为 ut = if t g Ti ut = -Q2，tyt，if t g t2 ? ? Ut = -Qn，tyt，if t e Tn MMTMV控制准则为 Ut = - Qtyt 其中，MMTMV控制器Qt满足 Qt = a i (t) Q1; t+ a 2 (t) Q2, t+. · . + a n (t) Qn，（ 式中，ai(t)，a2(t)，...，an(t)分别为相应的SMTMV控制器的混合权重；对于任意 t ￡ T，a i (t) ?两足： α i(t), a2(t), . . . , an(t) ^ 〇 a 丄(t) + a 2 (t)+··· + a n (t) = 1 混合权重a Jt) (i = 1, 2,. . ·，n)满足下式
孓(〇为未规范化的权重因子，其满足连续可微条件； (〇取如下公式
其中，t k分别为?\区间的上下限，T, = {t:!^彡t砭uj ; 0(尤）选取应使轨)满足连续可微条件、a i⑴彡0、a i (t) = 〇, $土 = i 2 n a i (t) + a 2 ⑴+··· + a n (t) = 1。
5·迪利要求1臟的麵炉巾单变量多时舰職施，其特征在 于：所述性能指标定乂为：
式中，禮Mmr是单变量多时变扰动系统MMTMV控制准则下的输出方差，4为实际单 变量多时变扰动系统控制准则下的输出方差，性能评估指标〇< η < h
【文档编号】G05B23/02GK104216396SQ201410409096
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年8月19日 优先权日:2014年8月19日
【发明者】王昕 , 刘春平 申请人:上海交通大学