王春涵

摘要：DCS系統(tǒng)也叫集散控制系統(tǒng)，是一種以計算機(jī)為核心的自動化控制系統(tǒng)，在工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用。而目前高速發(fā)展的社會對于工業(yè)生產(chǎn)水平也提出了更高的需求，因此將先進(jìn)控制技術(shù)應(yīng)用到DCS系統(tǒng)中，以提升DCS系統(tǒng)的自動化控制能力，對于提升工業(yè)生產(chǎn)水平有著至關(guān)重要的作用?；诖?，本文對于DCS系統(tǒng)中先進(jìn)控制技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：DCS系統(tǒng);先進(jìn)控制技術(shù);應(yīng)用

引言：先進(jìn)控制技術(shù)是一種基于動態(tài)性原則的控制技術(shù)。先進(jìn)控制技術(shù)以數(shù)學(xué)模型為理論基礎(chǔ)，通過對數(shù)學(xué)模型的模擬和控制實現(xiàn)對控制對象的實際控制。先進(jìn)控制技術(shù)最大的優(yōu)勢就是其動態(tài)性，先進(jìn)控制技術(shù)可根據(jù)外界環(huán)境的變化實時的對控制對象進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整，以保證控制對象始終處于高效運(yùn)行的狀態(tài)。目前我國的工業(yè)生產(chǎn)DCS系統(tǒng)中先進(jìn)控制技術(shù)已有一定的應(yīng)用規(guī)模，并取得了一定的成效，降低了控制成本，提升了控制效率。

1.DCS系統(tǒng)中應(yīng)用先進(jìn)控制技術(shù)的必要性

1.1 信息集成

現(xiàn)代社會是信息化的社會，信息化的時代對于工業(yè)生產(chǎn)也造成了一定程度的影響，工業(yè)生產(chǎn)中的信息量大幅飆升，對于信息處理水平和信息處理效率的要求也隨之水漲船高。以往的DCS系統(tǒng)的單一化的信息處理能力已無法適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)對于信息處理的需求，而先進(jìn)控制技術(shù)中的動態(tài)化控制則可以較好的處理實時變化的大量信息，因此，將先進(jìn)控制技術(shù)引入DCS系統(tǒng)中，對于強(qiáng)化DCS系統(tǒng)的信息處理能力和提升工業(yè)生產(chǎn)效率有著至關(guān)重要的作用。

1.2過程控制質(zhì)量

DCS系統(tǒng)的過程控制質(zhì)量是非常重要的一個指標(biāo)，對于企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效益有著直接的影響。對于企業(yè)來說，提升生產(chǎn)過程中的過程控制質(zhì)量指標(biāo)，對于企業(yè)的生存發(fā)展有著至關(guān)重要的作用。而先進(jìn)控制技術(shù)中的動態(tài)控制可以根據(jù)生產(chǎn)環(huán)境的變化對DCS系統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，這種方式可以提升DCS的過程控制質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，因此在DCS系統(tǒng)中引入先進(jìn)控制技術(shù)是提升企業(yè)在市場中的生存和競爭能力的關(guān)鍵所在。

2.先進(jìn)控制技術(shù)在DCS系統(tǒng)中的應(yīng)用方式

2.1自適應(yīng)控制

自適應(yīng)控制的核心是自校正調(diào)節(jié)器，自校正調(diào)節(jié)器由可調(diào)控制器、參數(shù)估計器、參數(shù)計算系統(tǒng)和控制對象四部分構(gòu)成。在對DCS系統(tǒng)進(jìn)行實時控制時，參數(shù)估計器用于估計所控制對象的運(yùn)行參數(shù)，并通過參數(shù)計算系統(tǒng)將結(jié)果計算出來，再由可調(diào)控制器根據(jù)計算的結(jié)果對控制對象的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行控制。以上是一個控制循環(huán)過程，這個循環(huán)過程會每隔一段時間循環(huán)一次，檢查所得參數(shù)是否符合控制對象的運(yùn)行過程，當(dāng)所得參數(shù)不適用于控制對象當(dāng)前的運(yùn)行過程時，將重新執(zhí)行上述的運(yùn)算——控制步驟，實現(xiàn)對控制對象運(yùn)行過程的重新控制，這也是先進(jìn)控制技術(shù)的動態(tài)性控制的原理。

3.智能控制

通常來說，智能控制共有兩層，分別為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專家系統(tǒng)。

3.1神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

先進(jìn)控制技術(shù)中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有非常多的優(yōu)點，如開放型強(qiáng)、自我學(xué)習(xí)能力強(qiáng)、并行計算能力強(qiáng)等，下面介紹一種使用CMAC神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的DCS控制系統(tǒng)控制蒸汽室溫度的實現(xiàn)方式：首先根據(jù)預(yù)先設(shè)定的指和蒸汽輸出裝置實際的輸出溫度來計算符合工業(yè)生產(chǎn)輔導(dǎo)最佳蒸汽溫度;其次使用CMAC神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的傳感器對蒸汽室內(nèi)的溫度進(jìn)行檢測通過對檢測結(jié)果和預(yù)期結(jié)果的比對實現(xiàn)對蒸汽室溫度的調(diào)節(jié)。有時這種調(diào)節(jié)方式也會出現(xiàn)錯誤，但神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢在于自我學(xué)習(xí)能力，通過對錯誤參數(shù)的收集核對自身計算流程的優(yōu)化實現(xiàn)對參數(shù)控制準(zhǔn)確率的提升，從而保證所計算的參數(shù)符合工業(yè)生產(chǎn)的預(yù)期需求。

3.2專家系統(tǒng)

專家系統(tǒng)是一種由存儲在數(shù)據(jù)庫和互聯(lián)網(wǎng)知識庫中的已知的經(jīng)驗進(jìn)行判斷的方式，數(shù)據(jù)庫和互聯(lián)網(wǎng)知識庫中存儲的經(jīng)驗和判斷方式是經(jīng)過反復(fù)驗證的正確結(jié)論，基于這些正確的結(jié)論，先進(jìn)控制技術(shù)在進(jìn)行判斷時也可以得出準(zhǔn)確率較高的結(jié)果。這種搭載有專家控制系統(tǒng)的DCS控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)對用戶咨詢的解答，當(dāng)用戶對搭載有專家系統(tǒng)的DCS提出問題時，DCS會檢索數(shù)據(jù)庫中是否有現(xiàn)有問題，如果沒有則可以連接到互聯(lián)網(wǎng)，從互連網(wǎng)的知識庫中獲取相關(guān)的問題，如果互聯(lián)網(wǎng)知識庫中也不存在，則DCS的推理系統(tǒng)會根據(jù)數(shù)據(jù)庫和知識庫中對用戶問題匹配度最高的問題和結(jié)論對用戶的問題進(jìn)行推理，并將結(jié)果反饋給用戶，這種工作方式也因此得名專家系統(tǒng)。專家系統(tǒng)不僅可以用于解答用戶的問題，當(dāng)工業(yè)生產(chǎn)的某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題時，搭載有專家系統(tǒng)的DCS可根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的結(jié)論或推理系統(tǒng)推理出應(yīng)對方案，并實現(xiàn)對生產(chǎn)環(huán)節(jié)中問題的自動處理和自動修復(fù)，在保障工業(yè)生產(chǎn)順利進(jìn)行的同時解放人力勞動。

3.3預(yù)測控制

預(yù)測控制是根據(jù)已有的控制對象的運(yùn)行參數(shù)等條件，對控制對象在未來一段時間內(nèi)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測，從而實現(xiàn)提前控制和問題預(yù)防，避免生產(chǎn)環(huán)節(jié)中問題的發(fā)生。預(yù)測控制的核心是動態(tài)矩陣，控制對象的各種運(yùn)行參數(shù)都會存儲在動態(tài)矩陣中，動態(tài)矩陣通過所存儲的數(shù)據(jù)對控制對象未來的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測，同時動態(tài)矩陣還具備自我矯正能力，可以保證所預(yù)測的結(jié)果與真實的結(jié)果的一致性。

4.軟測量控制

軟測量控制是指通過收集控制對象的各種運(yùn)行物理參數(shù)，如溫度、壓力等，通過這些參數(shù)制定出與控制對象相符合的數(shù)學(xué)模型，通過對數(shù)學(xué)模型的模擬控制得到控制對象實際的控制結(jié)果。在測量一些難以測量的參數(shù)時，這種軟測量技術(shù)便可以發(fā)揮作用，而對于容易測量的參數(shù)，軟測量也可以保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

5.結(jié)論

將先進(jìn)控制技術(shù)應(yīng)用于DCS控制系統(tǒng)中，對于提升企業(yè)的生產(chǎn)效率有著非常大的幫助，可以實現(xiàn)生產(chǎn)過程肥高效化、自動化和智能化。本文對先進(jìn)控制技術(shù)在DCS中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，在DCS系統(tǒng)中應(yīng)用先進(jìn)控制技術(shù)，對于提升工業(yè)生產(chǎn)中的信息處理效率和產(chǎn)品質(zhì)量的提升都有很大幫助。先進(jìn)控制技術(shù)在DCS中的應(yīng)用方式有自適應(yīng)控制、智能控制、預(yù)測控制和軟測量控制四種。實際上先進(jìn)控制技術(shù)在DCS中的應(yīng)用非常復(fù)雜，本文受篇幅限制，難以進(jìn)行充分的研究，期待本文的研究成果能夠為后續(xù)的研究提供參考。

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