探析双线性工业过程的稳态模型辨识

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1、西南交通大学博士学位论文双线性工业过程的稳态模型辨识姓名：刘知贵申请学位级别：博士专业：交通信息工程及控制指导教师：黄正良20051001西南交通大学博士研究生学位论文第

2、

3、I页arela曙elypreclslon．Keywords：decreaSed，SothetechniqueissimpleandhashighidentincatjonLal苫e。scaleindustrialprocesses；BilinearindustrialprocessesSteady—stateoptimizingcontrol；Steady—

4、statemodels；Strongconsistencyestimates；Identi丘cation；ldentifiability一—————■———一～～系统都是可辨识的，系统参数的可辨识性存在一定的前提条件。本文针对多变量(MIMO)双线性工业过程的稳态模型的辨识方法，首次研究了其辨识的可行性，同时得到了稳态模型可辨识的充分条件。(第4章)，该项研究成果公开发表在《电子科技大学学报》，2005，34(6)：卜3。4．在大工业过程中，为对每个子系统实现分散控制，需先确定大工业过程的各子过程的模型，对于线性大工业过程的分散

5、辨识问题已解决，但对于多变量(MIMO)双线性大工业过程的分散辨识，至今无人解决。本文针对双线性大工业过程，提出了一种可获得箕可分稳态模型未知参数的强一致性估计的分散辨识方法，每一个子过程对应的稳态模型中的未知参数辨识都是在相应的局部单元完成的，避免了信息在子过程之间的传递，大大节省了成本。(第5章、第6章)学位做储≯k攘日期：2005年lO月第1章绪论§1．1工业过程和大工业过程第1页本文所说的工业过程(induStrialpr6cesses)是指以温度、压力、流星、液位(物位)、成分、物性等六大参数作为工况特征的工业生产过程

6、，它覆盖化工、石油化工、轻工、建筑材料工业、制药、发酵、冶金等工业部门。它们的特点是生产连续或批量地进行。从控制的观点来看，一般把一个仅有少数几个控制量和被控量的装置、设备或单元称为工业过程。大工业过程(1arge-scaleindustrialprocesses)是指以化工、石油化工、冶金、制药等为代表的有多台设备的车间、生产过程的大型车间或企业。例如：合成氨的生产过程就是一个大：L业过程，它是由转化、变换、吸收、甲烷化、压缩、合成等六个主要子过程(sub—processes)组成的。它们总是进行着连续生产，从产品生产的角度来

7、看，长期地处于某种稳态工况下运行。它们的优化控制问题，称为火工业过程的稳态优化控制(steady—stateoptimizingcontr01)。在大工业过程中，计算机在线稳态优化控制常用的大都是递阶控制结构，如图1。图中既有直接控制层又有优化层，而优化层本身又是一个两级图1太工业过程计算机在线稳恋优化控制描结构，由局部决策单元级和协调器组成。必须指出，所用的协调器和局部次结构，由局部决策单元级和协调器组成。必须指出，所用的协调器和局部决第2页西南交通大学博士研究生学位论文策单元都是微型计算机。控制层的控制器和决策单元可以由同一

8、计算机担任。目前，大工业生产过程都已采用微型计算机代替常用的模拟控制器进行直接数字控制，每个大装置或车间都已配备有微型计算机，对于图1所示的多级多层递阶控制，只需将已有的微型计算机连接成局域网络，由一台服务器作为协调器构成网络控制。§1．2大系统和双线性系统大系统(1arge．scalesystems)按其自然属性，可分为工业大系统、经济大系统、水利大系统、生态大系统、环境大系统等等。工业大系统也有许多种类，如电力大系统、冶金大系统、化工大系统、轻工大系统等等。工业大系统中的典型代表，一类为大工业过程(1arge．scalein

9、dustrialprocesses)，另一类为各种制造、加工生产线。大系统按其时间特性可分为两种，有许多大系统在正常情况下，动态变化是其主要的特征，称其为动态大系统(dynamicl盯ge．scalesyStems)；而另一类大工业过程在正常工作条件下，都是平稳进行连续生产的．称其为稳态大系统(steady—stateIarge—scalesystems)。大系统中的许多子系统之间又存在很多复杂的关联关系，如图2。对于实际的大工业图2由N个子系统组成的互联大系统过程来说，子系统之间的关联表现在各子过程间的管道连接或产品的传递上。

10、如在化工生产过程中，一个生产环节的产品通常又是另一个生产环节的原料，或者是一个生产过程加工后的半成品在另一个生产过程中继续加以利用。大系统的特点除了包含许多个互联予系统外，还有它的数学模型维数很第1章绪论第3页高，地域上分布很广，关联非常复杂。此外，对系统的要求