基于数据挖掘的火电厂热工控制系统性能评价方法.研究

《基于数据挖掘的火电厂热工控制系统性能评价方法.研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、华北电力大学硕士学位论文1．1选题背景和意义第一章绪论随着DCS不断发展，运行数据很容易存储和获取，这为人们利用历史数据进行分析和计算提供了丰富的资源；同时高速发展的计算机技术已有足够的能力在线处理大流量的数据。如何有效利用这些历史资源，通过某种手段分析、计算获得有价值的信息：确定当前系统运行的效果是否良好，控制器性能是否下降，是否有潜力提高，是否有必要重新设计等等，从而在问题出现之前采取措施，做到防患于未然，有针对性地对性能较差的回路重新进行整定或维护已成为目前备受关注的问题。随着经济全球化进程的迅猛发展和市场竞争强度的日益加剧，工业控制系统对自动化水平要求愈来愈高，尽管我国的工业控

2、制技术已取得了长足的发展，但它们在工业生产中所发挥的作用还远不能令人满意。“生产仍较多地依赖于熟练工人的操作，过程运行性能和产品质量受环境因素和人为因素的影响还很大【ll，，。在控制系统的使用过程中，随着时间的推移，设备的老化、非线性的作用等很多原因会导致控制器性能的下降，从而导致生产效率降低、生产成本增加。过程控制技术面临的重要任务之一就是对控制系统的监视和维护。为了确保控制器能在设计性能要求下工作，就需要对大量的过程数据进行分析来判断控制器在工作过程中性能如何。一个大的自动化系统控制回路众多，人工分析数据并判断控制器性能的好坏工作量相当大，难以适应当前的高度自动化水平。控制系统性能

3、的降低除了要降低产品的质量、增加运行成本、缩短设备使用寿命外，还可能导致安全问题。因此研究控制系统的性能评价方法，形成与当前自动化水平相适应的控制系统性能评价体系，对实际的控制系统进行监视，确保控制器在工作过程中性能良好有很重要的意义。目前，控制领域的研究主要集中在模型的辨识、控制器的设计和先进控制算法等方面，很少对运行中的控制器性能进行评价。事实上，许多控制器在实际运行时难以达到设计的性能要求。控制系统性能评价的主要目的就是对控制系统的性能做出定量的评定，评定出它的等级：优、良、可、差等，并对控制系统存在的问题提出早期的识别，它可以实时地指导过程控制工程师和工艺操作人员对控制性能的潜

4、在问题采取各种应对措施，做到防患于未然，减少经济损失增强安全性。缺少有效的控制系统性能评价与诊断工具，很可能要在问题暴露之后才能采取补救措施，因此虽然控制系统性能评价这一领域的理论研究才刚刚起步，但却倍受工业界的关注。在这一理论的工业华北电力人学硕十学位论文应用方面取得了一定的成果，并且针对一些特定的工业过程出现了一些性能评价软件。目前在电厂的实际运行当中，对各个控制系统的实时调节品质没有定量的评价。一般依靠运行人员通过经验观察实时数据，得出评价结果。而运行人员因为劳累或其他原因等总有误判的时候，所以有必要设计性能评价系统，当系统处于不好的运行状态时，以便及时地做出诊断。1．2课题研究

5、现状目前控制系统性能评价主要是基于最小方差控制的随机性能评价基准的研究上，然而此种评价方法也有自身的缺点。1．2．1控制系统最小方差性能评价1989年Harris[2】首先提出了用最小方差控制来评价单回路控制器性能的思想，并用时间序列分析的方法找到反馈控制器的非时变形式，然后用这个非时变形式作为评价控制系统性能的一个准则，即以一个最小方差控制器作为评价单变量控制器性能的下限，比较现有控制器的性能与最小方差控制器的性能。随后，Desborough和Harris【31，Kozub和Garcia等也在基于最小方差准则的基础上，利用统计方法提出了无量纲的性能指标，即系统的最小方差与系统的实际方

6、差之比。Tyler和Morati[4】把最小方差基准研究扩充到单输入单输出的非最小相位和有不稳定极点的情况。Huang把当前的工作推广到多输入多输出控制器的性能评价，并包括非最小相位的情况。Thornhill等【5】将这一思想应用到对控制系统设定点跟踪的性能评价中，针对的是单输入单输出控制回路。Kozub[6J从实践的角度论述了基于MVC性能评价方法的工程应用经验。Qint7】在总结前人研究成果的基础上探讨了随机最优性能(最小方差性能)，确定性性能和系统鲁棒性性能相结合的可能性。最小方差评价准则对于控制系统的确定性性能，Huang和Shaht8】借助于用户定义的特定闭环动态特性，如调节

7、时间，超调等提出了一种相对于基准的实际控制回路性能评价技术。Ju和Chiut9】针对SISO和MIMO系统提出了一种基于最大闭环对数指标t。。。的监控方法：Wang和Chiut9】在此基础上进一步提出用设定点变化代替延时反馈的测试方法，并针对误差信号利用快速傅立叶变换为基础的频率响应辨识技术从频率信息中计算L，。。。。Kammer等【Io】针对需完成闭环测试的线性二次型(LQ)性能评价提出了无模型方法。1．2．2目前性能评价方法面临的主要问题近