鲁棒PID控制算法在聚丙稀反应过程中的应用研究

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鲁棒PID控制器稳定参数域研究的开题报告

鲁棒PID控制器稳定参数域研究的开题报告一、研究背景鲁棒PID控制器是一种能够解决不确定性和系统变化等问题的控制器，常被应用于实际工业控制中。

然而，鲁棒PID控制器中的参数往往需要经过繁琐的试验和优化才能得到合适的值，且这些参数在控制过程中可能会受到环境变化和干扰的影响，导致控制效果不佳。

因此，对于鲁棒PID控制器稳定参数域的研究成为了一个重要的课题。

确定鲁棒PID控制器的稳定参数域，能够帮助工程师在控制系统的实际应用中更快速、准确地确定合适的控制参数，提高系统的稳定性和控制效果。

二、研究目的本研究旨在通过对鲁棒PID控制器的原理及其在实际控制中的应用进行分析，探究其稳定参数域的确定方法，并对稳定参数域进行模型建立和实验验证，从而为鲁棒PID控制器在实际控制系统中的应用提供理论基础和参考依据。

三、预期研究内容1.对鲁棒PID控制器的原理和在实际控制中的应用进行分析和总结，考察不同参数对控制效果的影响。

2.分析鲁棒PID控制器的稳定性，从理论上探究鲁棒PID控制器稳定参数的选取原则，以及不同参数的联合选择策略。

3.建立鲁棒PID控制器稳定参数域的数学模型，对其进行仿真验证。

4.通过实验进行验证，对比不同参数组合对控制系统性能的影响，验证鲁棒PID控制器稳定参数域的有效性。

四、研究方法1.通过查阅文献和实验数据，分析鲁棒PID控制器的原理和在实际控制中的应用，总结鲁棒PID控制器的特点和参数选取的原则。

2.基于稳定性分析理论，对鲁棒PID控制器的稳定参数进行探究，分析不同参数的联合选择策略，得出稳定参数域的选取方法。

3.构建鲁棒PID控制器稳定参数的数学模型，利用MATLAB等仿真软件对其进行仿真验证。

4.进行实验验证，构建鲁棒PID控制器的控制系统，采用不同参数组合进行控制，对比其性能表现，验证鲁棒PID控制器稳定参数域的有效性。

五、研究意义本研究的成果将有助于：1.提高工程师对鲁棒PID控制器的了解和掌握，减少试错和优化成本，使其在实际工业控制中更加稳定和可靠。

过程工业基于模糊自适应PID控制器的鲁棒控制

过程工业基于模糊自适应PID 控制器的鲁棒控制余春 111101217 自动化学院摘要：常规PID 控制原理简单，容易实现，稳态无误差。

但是对于大多数工业过程中存在的非线性、参数时变性、模糊不确定性等问题，难以实现精确控制。

本文在考虑大扰动和不确定性的情况下基于模糊PID 控制器设计了一种鲁棒控制方法，并利用SIMULINK 进行仿真。

仿真结果表明，该PID 控制器相对于常规PID 控制器具有更好的控制效果。

关键字：模糊控制；PID 控制；自适应控制；过程工业1 引言常规PID 控制原理简单，容易实现，稳态无误差，因此长期以来广泛应用于工业过程控制，并取得了良好的控制效果。

即使在控制飞速发展的今天，使用最多的控制方式还是PID 控制。

传统的PID 控制主要是控制具有确切模型的线性过程。

实际上，大多数工业过程都不同程度地存在非线性、时延和干扰问题，因而一般的PID 控制无法实现对这样一种过程的精确控制。

模糊控制对数学模型的依赖性弱，不需要建立过程的精确数学模型。

因此，本文研究的模糊自适应PID 控制系统能在控制过程中对不确定的非线性、延迟和干扰等因素进行检测分析，采用模糊推理的方法实现PID 参数K p 、K i 和K d 的在线自整定，不仅保持了常规PID 控制系统的原理简单、使用方便、鲁棒性较强等特点，而且具有更大的灵活性、适应性、精确性等特性，是目前较为先进的一种方法。

2模糊自适应PID 控制器的设计2.1模糊自适应PID 控制系统机构自适应模糊PID 控制器以误差e 和误差变化ec 作为输入，可以满足不同时刻的误差e 和误差变化ec 对PID 参数自整定的要求，从而使控制对象具有良好的动态性能和静态性能。

利用模糊控制器规则在线调整PID 参数。

本文模糊自适应PID 控制器机构图如图1所示。

2.2 对象描述以工业过程中典型的锅炉为控制对象，输入的水通量和水位的数学描述为20.05()8.5G s s s =+2.3 常规PID 控制器的设计先采用常规PID控制方法来控制被控对象，PID系统原理图见图2，PID Controller子系统原理图见图3。

基于DeltaV系统的专家PID控制聚丙烯反应升温过程

基于DeltaV系统的专家PID控制聚丙烯反应升温过程作者：汤晓蕾来源：《数字化用户》2013年第21期【摘要】针对聚合釜温度控制过程是一个复杂的，非线性，时变，大滞后性，建模困难等存在的问题，在DeltaV 控制系统中，设计了专家PID规则对扬州石化厂聚丙烯装置反应过程中反应温度控制并进行了实验仿真和分析。

【关键词】DeltaV 聚丙烯反应专家PID一、概述我国聚丙烯（Polypropylene PP）的工业生产始于20世纪70年代，经过30多年的发展，目前已经基本上形成了溶剂法、间歇式液相本体法、气相法等多种生产工艺并举，大中小型生产规模共存的生产格局。

由于间歇式液相本体聚合法聚丙烯工艺流程短，设备投资少，经济效益好等诸多优点而被广泛应用于各炼油厂。

针对中石化扬州石化厂聚丙烯装置为实例，基于DeltaV的聚丙烯过程控制设计目标在于利用先进的控制理论、数字化DCS控制系统设计和改进的聚丙烯反应升温过程的控制方案设计，实现对聚丙烯生产工艺进行优化来提高产品的产量和质量，降低生产成本以及确保安全生产。

二、聚丙烯反应升温过程中专家PID控制回路设计和实验仿真与分析对比聚合反应过程的升温阶段通过热水阀HV7105A和HC7105D进热水对聚合釜外夹套进行加热。

升温升压至温度压力临界点进入恒温恒压阶段。

在聚合釜反应的升温阶段，整个升温过程有着严格的时间要求。

如果升温时间太短，会影响聚丙烯的产量。

如果升温时间太长，则会使釜内反应过于剧烈而温度可能不受控制。

聚合釜反应温度上升阶段控制设计是为了实现以最适合的时间长度将釜内温度平稳地加热到反应临界温度。

当釜内温度加热至60℃，压力在3.4 Mpa后进入恒温恒压阶段。

所以升温时间一般需要控制在20分钟左右。

升温阶段温度控制分为3个阶段进行平稳调节室温至40℃，40～50℃，50～60℃，通过外部控制逻辑程序对温度PID控制主回路TC7117在3个不同的阶段设定不同的上升速率，第一阶段速率大于第二阶段速率，第三阶段速率为最小，以此来减小温度副回路调节至聚合反应温度时的超调量值，最终平稳的进入恒温恒压状态。

^^^^^PID控制与鲁棒控制

第七章 PID 控制与鲁棒控制7.1 引言一、PID 控制概述目前，基于PID 控制而发展起来的各类控制策略不下几十种，如经典的Ziegler-Nichols 算法和它的精调算法、预测PID 算法、最优PID 算法、控制PID 算法、增益裕量/相位裕量PID 设计、极点配置PID 算法、鲁棒PID 等。

本节主要介绍PID 控制器的基本工作原理及几个典型设计方法。

1、三种控制规律P 控制: p K G = ()∞↑⇒e K p ↓↓，但稳定性； I 控制: sT G i 1=； D 控制: ，s T G d =； 2、PID 的控制作用（1） PD 控制:()()()dtt du T K t u K t u dp p 112+=()()()s K K s T K s U s U G D p d p +=+==112 PD 有助于增加系统的稳定性.PD 增加了一个零点Dp K K z -=,提高了系统的阻尼,可改善暂态性能.（2） PI 控制:()()()dt t u T K t u K t u tip p ⎰+=0112()s K K s T K s G I p i p +=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=11 PI 提高了系统按稳态误差划分的型.（3）PID 控制 ()()()dtt du T K dt t u T K u K t u dp tip p 10112++=⎰()s K dK K s G D Ip ++=7.2 PID 控制器及其参数的调整一、PID 控制概述（Proportion integrate differential ？）1、PID 控制器的工作原理下图为它的控制结构框图，典型PID 为滞后－超前校正装置。

由图可见，PID 控制器是通加对误差信号e(t)进行比例、积分和微分运算，其结果的加权，得到控制器的输出u(t)，该值就是控制对象的控制值。

PID 控制器的数学描述为：()()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡++=⎰dt t de T dt t e T t e K t u d t i p 01)( 式中u(t)为控制输入，e(t)=r(t)-c(t)为误差信号，r(t)为输入量，c(t)为输出量。

SDG-HAZOP方法在聚丙烯装置中的应用

面的 “＋” 表正作用，代 “一” 示负作用。根据变表量节点之间的正、影响关系，反列写出所有影响方
程，表４见。
表４影响方程组
图４压力过高时用ＳＧＨＺＰ分Ｄ．ＡＯ
析得出的原因与后果模型
４２７
安全问题的变量进行挑选，出关键变量节点选（２。当这些变量发生偏差时，是引发危险，表）不
２１ＳＧＨＡＯ．Ｄ．ＺＰ模型的建立２１１子模块的划分．．根据物理存在的设备、能及管道的分布，功聚
第４期
黄廷泽等．Ｄ —ＡＯＳＧＨＺＰ方法在聚丙烯装置中的应用
ＳＧ— ＡＯＰ方法在聚丙烯装置中的应用ＨＺＤ
黄廷泽宣爱国吴元欣闫志国刘云赵世平
（汉工程大学ａ化工与制药学院；．色化工过程教育部省部共建实验室，汉４０７武．ｂ绿武３０４）
ＧａｈＳＧ方法引入到ＨＺＰ方法中，成了ｒ，Ｄ）ｐＡＯ形
一
种具有智能化推理功能的安全评价方法——
ＳＧＨＺＰ方法。运用这种方法，Ｄ．ＡＯ完成了危险事故传播途径的自动推理，大地提高了ＨＺＰ极ＡＯ
２１５ＳＧＨＡＯ．．Ｄ－ＺＰ模型的建立在完成上述步骤的基础上，照影响方程与参

鲁棒控制原理及应用举例.doc

鲁棒控制原理及应用举例摘要：本文简述了鲁棒控制的由来及其发展历史，强调了鲁棒控制在现代控制系统中的重要性,解释了鲁棒控制、鲁棒性、鲁棒控制系统、鲁棒控制器的意义，介绍了鲁棒控制系统的分类以及其常用的设计方法，并对鲁棒控制的应用领域作了简单介绍，并举出实例。

关键词：鲁棒控制鲁棒性不确定性设计方法现代控制系统经典的控制系统设计方法要求有一个确定的数学模型。

在建立数学模型的过程中，往往要忽略许多不确定因素：如对同步轨道卫星的姿态进行控制时不考虑轨道运动的影响，对一个振动系统的控制过程中不考虑高阶模态的影响等。

但经过以上处理后得到的数学模型已经不能完全描述原来的物理系统，而仅仅是原系统的一种近似。

对许多要求不高的系统，这样的数学模型已经能够满足工程要求。

然而，对于一些精度和可靠性要求较高的系统，如导弹控制系统设计，若采用这种设计方法，就会浪费了大量的人力物力在反复计算数弹道、调整控制器参数以及反复试射上。

因此，为了解决不确定控制系统的设计问题，科学家们提出了鲁棒控制理论。

由于鲁棒控制器是针对系统工作的最坏情况而设计的，因此能适应所有其它工况，所以它是解决这类不确定系统控制问题的有力工具。

鲁棒控制（Robust Control）方面的研究始于20世纪50年代。

上世纪60年代，状态空间结构理论的形成，与最优控制、卡尔曼滤波以及分离性理论一起，使现代控制理论成了一个严密完整的体系。

随着现代控制理论的发展，从上世纪80年代以来，对控制系统的鲁棒性研究引起了众多学者的高度重视。

在过去的20年中，鲁棒控制一直是国际自控界的研究热点。

通常说一个反馈控制系统是鲁棒的，或者说一个反馈控制系统具有鲁棒性，就是指这个反馈控制系统在某一类特定的不确定性条件下具有使稳定性、渐进调节和动态特性保持不变的特性，即这一反馈控制系统具有承受这一类不确定性影响的能力。

设被控系统的数学模型属于集合D，如果系统的某些特性对于集合U中的每一对象都保持不变，则称系统具有鲁棒性。

鲁棒pid参数整定技术及应用

鲁棒pid参数整定技术及应用1鲁棒PID参数调整技术PID(Proportional-Integral-Derivative)技术是一种用于控制动态系统行为的经典技术，它具有调节较快，收敛性差以及稳定性高等诸多特点。

PID控制器的精度和稳定性取决于参数整定的结果，而鲁棒PID参数调整是关于参数调整的重要技术，主要包括1）旋绕控制（RCE）；2）基于试验的鲁棒PID参数调整技术（EPSAT）；3）基于梯度变换的鲁棒PID参数整定技术（GRT）；4）基于遗传算法的鲁棒PID参数整定技术（GAP）。

2旋绕控制（RCE）旋绕控制，即RCE，是一种基于贝叶斯反馈理论的PID参数整定技术，它主要针对系统模型未知而进行控制，其本质是对控制系统的控制动作进行旋转，以尝试提高内环控制器的性能，同时反馈适当的过程变量信号增强系统的鲁棒性。

3基于试验的鲁棒PID参数调整技术（EPSAT）基于试验的鲁棒PID参数调整技术（EPSAT）是一种基于试验的多步鲁棒PID参数调整技术，它主要通过测定多次不同条件下的工况量进行优化，找到一种能够鲁棒地满足各种条件下的高性能的参数配置。

其特点是针对不同情况下的特征和误差曲线调整参数，使用多步调试的方式，确保参数的最优配置。

4基于梯度变换的鲁棒PID参数整定技术（GRT）基于梯度变换的鲁棒PID参数整定技术（GRT）是一种利用系统不确定性（Uncertainty）概念，结合移相（phase shift）和移幅（amplitude shift）性能指标将不确定性表征为参数的变化来整定参数的技术，它既可以保证系统的快速收敛抗干扰性能，又能够较好地保持系统的鲁棒性。

这种技术有助于减少人工参数试验次数，简化传统参数调整过程，从而提高传统PID参数调整算法的效率。

5基于遗传算法的鲁棒PID参数整定技术（GAP）基于遗传算法的鲁棒PID参数整定技术（GAP）是一种基于遗传算法和粒子群算法求解器的鲁棒PID参数整定技术，利用模拟测试的试验点，将整个控制器的参数空间分解为多个子空间，对每个子空间分别确定其最优参数，然后将每个子空间的参数融合，从而求得比传统方法更优的全局最优参数。

模糊PID控制器的鲁棒性研究论文

I模糊PID控制器的鲁棒性研究摘要工业过程控制领域中，随着生产过程或设备的运行状况和运行环境的改变，被控对象常常表现出一定程度的不确定性，存在模型失配，所以对控制器的鲁棒性要求很高。

传统的PID控制器已不能提供令人满意的控制性能，但由于PID控制器结构简单，仍在工业控制领域有着广泛的应用。

与传统控制相比，模糊控制具有不可比拟的优点，模糊控制器可以不需要被控对象的数学模型即可实现较好的控制，并且，模糊控制器具有很好的稳定性和鲁棒性。

模糊PID控制结合了传统PID控制和模糊控制的双重特性，在更广泛的范围内提高了控制器的性能。

本文讨论了对于过程模型的模糊PID参数自调整控制器的设计方法。

比较了该控制器与传统PID控制器的性能，重点进行了鲁棒性比较，得到模糊PID控制器鲁棒性强的结论。

关键词：PID控制，模糊控制，鲁棒性，自整定II The Robust Design of Fuzzy-PID ControllerABSTRACTThe field of industrial process control, with the production process or equip ment operating conditions and operating environment changes, the object is often accused of showing a certain degree of uncertainty, the existence of model mismatch, so the robustness of the controller demanding. Traditional PID controller has been unable to provide satisfactory control performance, but because of simple PID control structure, is still a broad field of industrial control applications. Compared with PID control, fuzzy control has many advantages. Fuzzy control can obtain good performance without mathematic model of control object. And fuzzy controller has well stability and robustness. Fuzzy PID control of a combination of traditional PID control and fuzzy control of a double identity can enhance the performance of the controller in a broader context. This article discusses the parameters of the fuzzy self-tuning PID controller design method for the process model. Compare the performance of the controller and traditional PID controller, focus on a robust comparison, the conclusions is that fuzzy PID controller has better robustness.KEY WORDS：PID control, fuzzy control, robust, self-tuningIII目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论 (1)1.1 控制理论发展与应用 (1)1.2 课题研究的历史背景 (2)1.3 本文的结构及主要内容 (2)2 模糊控制概述 (3)2.1 模糊控制的发展及特点 (3)2.1.1 模糊控制的发展与现状简介 (3)2.1.2 模糊控制的特点 (5)2.2 模糊控制系统的基本结构和组成 (6)2.3 模糊控制器的一般原理 (7)2.3.1 输入量的模糊化 (8)2.3.2 数据库 (9)2.3.3 规则库 (11)2.3.4 模糊推理 (12)2.3.5 清晰化（解模糊化） (14)2.3.6 量化因子比例因子的确定 (15)2.4 模糊控制的局限性 (16)2.5 模糊控制器与PID控制器的关系 (16)3 模糊PID控制器的设计 (18)3.1 模糊PID控制器的类型 (18)3.2 PID控制原理 (19)3.3 PID初始参数的设定 (20)3.4 模糊PID参数自整定控制器的结构 (22)3.5 模糊PID参数自整定控制器的设计 (22)3.5.1 语言变量的模糊化 (22)3.5.2 根据控制要求确定模糊规则 (23)3.5.3 去模糊化 (26)4 基于MATLAB的系统仿真及其鲁棒性分析 (27)4.1 MATLAB概况 (27)4.2 常规PID控制器的设计与仿真 (29)IV4.3 模糊PID控制器的设计与仿真 (29)4.4 仿真结果对比及鲁棒性分析 (32)4.5 本章小结 (37)5 总结 (38)致谢 (39)参考文献 (40)模糊PID控制器的鲁棒性研究 11 绪论1.1 控制理论发展与应用从上世纪初，特别是第二次世界大战以来，控制理论与控制技术得到了迅速发展，而电子计算机的更新换代，更加推动了控制理论不断向前发展。

使用广义KYP综合性的鲁棒PID控制

科研训练报告姓名：段猛班级：电气07-1使用广义KYP综合性的鲁棒PID控制——在多频率范围内的直接开环塑型设计由于PID控制器功能完善，结构简单，允许简单的人工跟踪和调试，它能够使用许多工程应用。

PID控制器的系统设计方法已经被广泛地研究，包括自动调节PID参数，塑像材料H控制，数字控制和鲁棒控制。

最近的发展和艺术形式将在本文中讨论。

和在包括P（s）和控制器K(s)的单位反馈控制系统的开环塑型设计范例中，开环传递函数是被塑型以达到根据在不同频率范围内的FDIs的要求。

例如，假设P（s）是临界稳定并且K（s）有一系列设计要求，这些要求都在奈氏曲线L(jω)中提供。

图中三个颜色区域表明奈氏曲线必须符合不同频率内的设计要求。

蓝色半平面区域涉及低频范围灵敏度降低的要求，并且，绿色小块区域是在原点符合或在高频炉帮稳定下的小增益要求。

另外，一个临界稳定要求必须满足中频范围，由黄色区域表示，在经过-1+j0直线的下方。

图1这种开环，由于开环传递函数和PID 增益成线性关系，塑性控制方式在应用于PID 控制设计时中时常常导致一个连续函数最优化问题。

这个作为结果的问题，却是无限大的空间并且是难以解决的。

特别的，PID 增益被许多不等式约束，被重要的范围的频率变化参数化。

为了数字易于处理，这些在挑选出来的频率点上的有限的FDIS 近似化，或者被一个正常条件下频率依赖重量的∞H 近似化。

这篇论文展示了一个开环PID 塑性的新方法。

它是通过直接解决FDIs 在有限和半有限的频率范围内。

我们的方法允许一个直接的来自多重FDIs 细节的描述，完全避免与频率网格和频率重量的的近似关系。

这个做为结果的综合方法是被当做一个有限的连续函数最优化问题（用LMIs 描述），对那些商业软件是可行的。

在这种条件下，FDI 描述的可行性能够被检测到。

并且，如果LMI 条件不能被满足，那么就没有满足，那么就没有PID 控制器能符合描述。

因此，我们的方法允许设计者使用控制器去限制范例中的期望表现。

鲁棒控制算法

鲁棒控制算法
鲁棒控制算法是一种控制系统的调节方法，能够使系统保持稳定性和准确性。

这种方法通常应用于不稳定的控制系统，例如非线性系统、时变系统等。

鲁棒控制算法的基本思想是在保证系统鲁棒性的前提下，通过标准控制方法对系统进行调节。

所谓鲁棒性，就是指控制系统在面对各种异常条件时，仍能够保持住系统的稳定性和准确性。

因此，鲁棒控制算法能够使得系统对于参数变化和外部干扰有更好的适应能力。

鲁棒控制算法的设计与实现主要分为以下几个步骤：
1. 确定控制对象的数学模型和系统采样周期。

这是鲁棒控制算法设计的第一步，要明确控制对象的特征和采样频率，才能够对系统进行控制。

2. 根据系统模型，设计控制器，这是鲁棒控制算法设计的核心部分。

鲁棒控制器主要包括三种类型：P-I-D型、自适应型、模型参考自适应型。

在设计过程中，需要深入理解系统模型，根据系统特点选择相应类型的控制器，并进行参数调节，确保系统能够稳定运行。

3. 实现控制器的参数调节。

通常采用试控法或者模型预测控制技术等
方法，对控制器参数进行调节，以使控制器更符合系统的特性。

4. 进行系统仿真和实验验证。

在设计和调节过程结束后，需要对系统
进行仿真和实验比较，验证控制器的鲁棒性和稳定性。

总体来说，鲁棒控制算法能够使得系统对于参数变化和外部干扰有更
好的适应能力，从而保证系统的稳定性和准确性。

该算法在飞行控制、机器人控制、电力电子等多个领域都有着广泛的应用。

随着计算机能
力的不断提高，鲁棒控制算法将会得到更广泛的应用，成为控制领域
的一个重要研究方向。

油田站库PID控制器参数鲁棒整定及其应用

油田的转油站和联合站等站库应用变频器控制调节外输泵实现外输，游离水脱除器通过控制气动阀调节实现自动放水，这些变频器和气动阀等均采用PID 控制器进行控制。

PID 控制算法中比例、积分、微分参数设定直接影响PID 控制性能[1-3]。

PID 控制器的参数整定，无论是在理论上还是在工程实现上方法都很多。

近年来，PID 参数整定方法更是融合了许多新的特性，大体上有参数辨识法[1]、频域指标法[2]、鲁棒整定法[3-4]、最小可达方差整定法[5-6]、内模法[7-8]、参考模型法[9]和智能搜索法[10-11]等参数整定法。

这些算法都为PID 参数整定提供了丰富的选择。

然而，单一目标的PID 参数整定常常得不到期望的结果。

这是因为有多个PID 参数可以满足单一目标，故在实际应用中更加关注的是多目标融合的PID 参数整定方法[12]。

目前油田站库在用PID 参数整定主要以经验试油田站库PID 控制器参数鲁棒整定及其应用宋伟强（大庆油田有限责任公司第四采油厂）摘要：PID 控制器的性能与其参数密切相关，如果油田转油站和联合站的变频器以及游离水脱除器的气动阀等关联的PID 控制器参数设置不佳，且油田站库生产过程中存在随机干扰，会导致系统运行波动较大。

因此应用数据驱动鲁棒建模构建了多目标融合的PID 鲁棒参数整定策略。

首先利用最小一乘法建立了对异常值不敏感的鲁棒模型；接着利用内模控制原理并融合PID 控制器的动态性能实现PID 鲁棒参数整定。

实际应用表明该参数整定策略能较好地实现油田站库的PID 参数整定，整定后的控制系统不仅运行平稳，且外输能耗大幅降低。

关键词：PID 参数整定；鲁棒建模；内模控制；最小一乘法；动态性能DOI :10.3969/j.issn.2095-1493.2023.09.001Robust tuning of PID controller parameter for oilfield stations and reservoirs and its application SONG WeiqiangNo.4Oil Production Plant of Daqing Oilfield Co ．，Ltd ．Abstract：The performance of PID controller is closely related to its parameters．The performance of PID controllers associated with the inverters of oilfield transfer stations and combined stations as well as the pneumatic valves of free water removal is degraded，which combines with large random external disturbances in the production of ofilfield stations，resulting in large fluctuations in system operation ．For this reason，the data-driven robust modeling is applied to construct a multi-target fusion PID ro-bust parameter tuning strategy．Firstly，The tobust model that is insensitive to outliers is established by using the least squares method．Then the internal mode control principle is used and the dynamic per-formance of PID controller are integrated to achieve robust tuning of PID parameters．The actual appli-cation shows that the parameter tuning strategy can better achieve the tuning of PID parameters of oil-field stations．Even more to the point，not only does the tuned control system operate smoothly，but also reduces the energy consumption of oil transfer significantly ．Keywords：PID parameter tuning；Robust modeling；internal mode control；least-squares method；dynamic performance作者简介：宋伟强：高级工程师，1999年毕业于大庆石油学院（工业自动化专业），从事测控系统开发运维，133****5615，***************************.cn，黑龙江省大庆油田有限责任公司第四采油厂数字化运维中心，163511。

鲁棒控制：探讨鲁棒控制在控制系统中的应用和实践

鲁棒控制：探讨鲁棒控制在控制系统中的应用和实践引言控制系统是现代工程中一个非常重要的领域，它涵盖了从自动驾驶汽车到航天飞行器的各种应用。

然而，由于各种不确定性和扰动因素的存在，实际控制系统的性能经常受到挑战。

为了应对这种挑战，鲁棒控制技术应运而生。

鲁棒控制是一种能够在如此不确定的环境中保持系统稳定性和性能的技术。

本文将深入探讨鲁棒控制技术在控制系统中的应用和实践。

1. 鲁棒控制的基本原理和概念鲁棒控制是一种能够有效处理系统不确定性的控制技术。

不确定性包括参数扰动、外部扰动和建模误差等。

鲁棒控制的目标是在不确定性存在的情况下，使系统保持稳定并达到预期的性能指标。

1.1 鲁棒性与稳定性鲁棒性是指系统在不确定性的情况下保持稳定的能力。

稳定性是控制系统中的一个基本要求，它保证系统的输出在给定输入下不发散。

通过鲁棒控制技术，系统能够抵抗外部扰动和参数扰动，保持稳定性。

1.2 鲁棒控制的设计方法鲁棒控制的设计方法主要有两种：基于频域方法和基于时域方法。

频域方法主要通过频率响应函数来分析和设计控制器，例如H∞控制。

时域方法则更加注重系统中时域指标的设计，例如鲁棒最小二乘法。

2. 鲁棒控制在工程实践中的应用鲁棒控制技术在工程实践中有广泛的应用，下面将介绍几个典型的应用案例。

2.1 自动驾驶汽车自动驾驶汽车是一个复杂的控制系统，它需要对周围环境进行实时感知和决策。

然而，由于道路条件、车辆行为等因素的不确定性，控制系统需要具备鲁棒性以应对各种情况。

鲁棒控制技术能够通过考虑车辆动力学和环境变化等不确定因素，使自动驾驶汽车保持稳定和安全。

2.2 航天飞行器航天飞行器是另一个应用鲁棒控制的典型例子。

在太空中，航天飞行器面临的不确定性包括重力梯度、空气动力学参数的变化等。

鲁棒控制技术能够使航天飞行器在这些极端环境下保持稳定和精确的控制。

2.3 机器人工程在机器人工程中，鲁棒控制技术可用于提高机器人的运动精度和抓取能力。

机器人在执行任务时常常面临不确定的工作环境和目标物体的变化。

鲁棒控制理论与应用研究

鲁棒控制理论与应用研究随着现代工业的高速发展，越来越多的系统、设备和工艺需要实现精确控制，以满足工业生产和科学研究的需求。

但是，许多系统往往受到外界干扰、内部参数变化、模型不准确等因素的影响，导致控制效果不理想。

为了解决这一问题，鲁棒控制理论应运而生。

本文将介绍鲁棒控制理论的发展和应用研究现状。

一、鲁棒控制理论的发展鲁棒控制理论始于20世纪80年代初期，最初主要应用于电子电路设计和信号处理领域。

随着研究的深入，鲁棒控制逐渐被应用于机械、化工、航空、自动化等领域。

鲁棒控制理论是一种基于线性系统理论的控制方法，它可以在保持稳定性的前提下，使系统具有一定的鲁棒性能，即对外界扰动和参数变化有很强的适应性。

其主要应用的方法包括: H∞控制、μ合成、鲁棒自适应控制等。

在H∞控制方法中，控制器的设计基于鲁棒性最大化的思想，从而使系统在设计参数范围内具有最大的鲁棒性能。

μ合成方法基于奇异值理论，将鲁棒控制转化为最优控制问题，通过求解最优控制器，实现控制系统的鲁棒性能。

鲁棒自适应控制方法建立于广义预测控制（GPC）基础之上，通过引入自适应控制器，来实现控制系统的鲁棒性能。

鲁棒自适应控制是将鲁棒控制和自适应控制有机地结合在一起的一种方法。

二、鲁棒控制应用研究现状鲁棒控制在各个领域中已得到了广泛应用，尤其在工业自动化、交通运输、航空航天等领域中的应用更为广泛。

工业自动化领域是鲁棒控制的重要应用领域之一。

例如，在工业生产中，许多系统受到外界干扰和参数变化的影响，导致控制效果不佳。

采用鲁棒控制方法可以实现更加精细的控制，提高生产效率和产品质量。

交通运输领域中，鲁棒控制主要应用于汽车、飞机、火车等运输设备的控制和计算，以保证设备在极端情况下的安全性。

航空航天领域中，鲁棒控制在导弹控制、飞行控制等方面有着广泛的应用。

例如，在导弹控制中，鲁棒控制可以对飞行器在高速、低温等环境中的变化做出相应的调整，以保证导弹的飞行安全和控制精度。

鲁棒控制理论及应用研究

鲁棒控制理论及应用研究鲁棒控制是一种能够提高控制系统抗干扰性能的控制理论，它可以使系统在存在非线性、时变等干扰因素的情况下，仍然保持稳定和快速响应。

在现代工业控制中，鲁棒控制技术已经得到了广泛应用，可以应用于制造业、交通工程、电力系统等领域。

鲁棒控制的基本概念是：鲁棒控制理论是一种控制系统设计方法，其目标是使系统在存在各种不确定性因素的情况下，依然具有稳定性、精度和鲁棒性能。

鲁棒控制通过对系统模型偏差的估计和抑制，来保证系统的稳定性和精度，并通过设计控制策略，来增加系统的鲁棒性能。

鲁棒控制的基本原理是：控制系统的稳定性和鲁棒性能是一种动态平衡过程，在系统的设计和控制策略的考虑中，需要把握好性能指标和出现干扰时系统对干扰的响应能力之间的平衡关系。

控制系统设计人员需要通过有效的参数优化和系统模型估计，来完成稳定性、精度和鲁棒性能之间的准确平衡。

鲁棒控制的核心技术包括：鲁棒控制器设计、鲁棒不确定性建模、鲁棒鉴别和鲁棒稳定性分析等。

其中，鲁棒控制器设计是鲁棒控制的关键技术之一，它需要通过充分考虑系统鲁棒性能和非线性、时变等干扰因素的影响，来设计一个鲁棒性好、性能优良的控制器。

除了基础理论方面的研究外，鲁棒控制的应用研究也日益广泛。

例如，鲁棒控制在制造业中广泛应用于控制机械设备的稳定运行、流程优化和精度提高等方面。

在交通工程中，鲁棒控制可以有效提高交通信号灯的控制精度和鲁棒性能，从而提高交通流的效率和安全性。

同时，鲁棒控制也逐渐成为电力系统、水利工程、环境控制等领域的热门研究方向。

总之，鲁棒控制理论及其应用研究是现代控制理论的重要组成部分，它可以有效提高系统的稳定性和鲁棒性能，为现代工业控制的实现提供了重要的技术支持。

未来，随着科技的进步和实践经验的丰富积累，鲁棒控制理论将不断得到完善和优化，其应用范围也将会更加广泛和深入。

基于鲁棒优化的控制系统设计及应用研究

基于鲁棒优化的控制系统设计及应用研究一、引言控制系统是指用来控制连续、离散或者混合型物理过程的设备或者算法，广泛应用于生产、制造、通信等领域。

随着科技的不断进步和应用的广泛推广，控制系统的优化和鲁棒性得到了越来越多的关注。

本文将介绍基于鲁棒优化的控制系统设计及应用研究，包括控制系统的基本概念和鲁棒优化的概念，控制系统的设计和应用实例等。

二、基本概念1.控制系统控制系统是由一组组件构成的系统，通过控制信息的传递和调节，使得系统能够按照预定的目标或者参考信号运转。

通常由输入信号、传感器、执行器、控制器和反馈信号等部分组成，其工作流程如下：输入信号→传感器→控制器→执行器→反馈信号其中输入信号指的是设定值或者参考信号，传感器是对物理量进行感知并将其转换成电信号，控制器则是对接收到的信号进行处理并形成控制算法，执行器最终利用处理后的控制算法控制被控对象，反馈信号指的是被控对象状态的反馈。

控制系统根据反馈信号进行调节和校正，使得实际输出信号与输入信号保持一致。

2.鲁棒优化控制系统的设计中，往往需要考虑不同的干扰因素和误差造成的影响。

此时，控制系统需要具备良好的鲁棒性，即在不确定性因素的情况下，系统依然能够正常工作并保持稳定性能。

鲁棒优化就是基于鲁棒性的实现目标的优化过程，它的核心思想是针对系统的不确定性建立恰当的模型，并运用此模型构建优化模型，从而使得控制系统能够迎合不同的需求和环境。

三、控制系统的设计1.控制系统建模控制系统建模是控制系统设计的重要步骤，它的目的是建立实际被控制对象的数学模型和控制器的性能模型。

通常采用线性模型或者非线性模型进行建模，其中线性模型的建模方法包括传递函数法、状态空间法等；非线性模型的建模方法则包括仿射模型法等。

建模方法的选择需要考虑实际应用中的实际情况和被控对象的特点。

2.控制器设计根据建立的模型，进行控制器设计是下一步重要的工作。

控制器的设计过程中，首先需要选择控制器类型，一般包括PID控制器、模型预测控制器、模糊控制器等；然后对控制器参数进行调节和优化。

聚丙烯聚合反应机理研究与流程模拟

关键词聚丙烯 Aspen Polymers Plus 聚合反应动力学模型优化
1 前言自 1957 年第一套聚丙烯装置在意大利实现工
业化以来，聚丙烯由于具有优异的热性能和机械性能，在很多领域(如注塑和薄膜及纤维生产中)得到广泛应用，已成为最重要的热塑性产品之一。近年来，全球聚丙烯生产能力增长迅速，生产工艺多样化，聚丙烯正朝着高性能化和高功能化方向发展。
国产小本体工艺 Himont 公司 Spheripol 工艺 Himont 公司 Spheripol 专利技术 Himont 公司 Spheripol 专利技术
国产单环管工艺间歇液相小本体聚合工艺间歇液相小本体聚合工艺日本三井油化公司 HYPOL 工艺专利技术
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中外能源 SINO-GLOBAL ENERGY
2012年第 17 卷
聚丙烯聚合反应机理研究与流程模拟
于百双
( 中国石油化工股份有限公司化工事业部，北京 100728)
摘要聚丙烯由于其优异的热性能和机械性能，已成为最重要的热塑性产品之一，国内外聚丙烯产能迅速增长。中国石化
Aspen Polymers Plus 流程模拟系统里涉及的聚丙烯聚合过程属链式聚合，其聚合动力学属 Zigeler-Natta 聚合(配位聚合)动力学。 2.2 Ziegler-Natta 聚合动力学 2.2.1 Ziegler-Natta 的催化剂系统
目前，中国石化 (SINOPEC) 共有 35 套聚丙烯生产装置，分布在 24 个炼化生产企业，总生产能力达到 404×104t/a，可生产聚丙烯均聚物、共聚物、抗冲共聚物等产品。同时，聚丙烯作为乙烯裂解的伴生装置，随着中国石化乙烯裂解能力的持续增加，中国石化还将继续扩大聚丙烯的生产规模和装置数量(见表 1)。随着聚丙烯装置数量和规模的增加，中国石化企业需要加强聚丙烯装置的优化运行，提高装置操作水平和市场竞争力。应用流程模拟技术建立的聚丙烯装置模型，可用于工程师研究聚合物产量和质量与聚合物密度、熔体流动速率、等规度等聚合物属性同各操作条件之间的关系，从而优化操作，特别是聚合反应参数，提高产品产量和质量；同时，可优化丙烯回收单元的操作，最大程度节能降耗；另外，还可在模型中加入动态特性，优选牌号切换方案，以缩短牌号切换时间，减少过渡料。

鲁棒PID控制系统的研究的开题报告

鲁棒PID控制系统的研究的开题报告一、研究背景PID控制器广泛应用于各种控制系统中，由于其结构简单、参数易于调节等优势，被广泛运用于工业生产、自动化控制、机器人控制等领域。

然而，传统PID控制器存在对参数变化、外部干扰等因素较为敏感的问题，对于实际应用中存在的复杂非线性系统，常常导致控制性能下降，因此需要引入鲁棒控制方法。

鲁棒PID控制是在传统PID控制基础上引入了鲁棒控制技术，具有很好的鲁棒性能和适应性，不易受到参数变化、外部干扰等因素的影响，更能适应复杂的非线性系统。

因此，研究鲁棒PID控制系统对于提高控制效果、保证系统稳定性具有重要意义。

二、研究内容本研究主要内容包括以下几个方面：1. 研究鲁棒控制理论：通过对现有鲁棒控制理论的深入研究，分析各种不确定性因素对控制系统的影响及相应的处理方法。

2. 设计鲁棒PID控制器：在了解鲁棒控制理论的基础上，设计鲁棒PID控制器，实现对复杂非线性系统的控制，提高控制系统的鲁棒性和稳定性。

3. 建立仿真模型：通过MATLAB等工具建立仿真模型，模拟传统PID控制器和鲁棒PID控制器在不同场合下的控制性能，分析相应的控制效果。

4. 实验验证：通过实验平台建立实际控制系统，验证鲁棒PID控制器的效果与鲁棒性能，并与传统PID控制器进行对比分析。

三、研究意义鲁棒PID控制器作为一种新兴的控制方法，其性能在各个领域都得到了广泛的应用和研究。

在现代工业中，出现很多的复杂系统需要使用更为优秀的控制方法，以达到系统的更好的稳定性和控制精度。

因此，研究鲁棒PID控制系统对于提高现有传统PID控制器的控制效果、满足实际工业生产需求具有重要意义。