先进控制理论在复杂工业控制系统中的应用研究

摘要：随着现代经济大发展，复杂工业控制系统越来越多，传统的控制理论和技术已经不能满足复杂工业控制系统的需要，所以在计算机技术和复杂的控制算法发展的推动下产生了先进控制理论，把先进控制理论应用到复杂工业控制系统中，从而解决了生产生活中许多难题，使生产力得到了很大的提高。

关键词：先进控制理论复杂计算机技术

随着工业、农业、能源、交通运输、水利水电、计算机技术、通信技术和控制技术的发展，传统的控制理论技术已经不能满足对复杂工业控制系统的操作，为了社会的发展，人们正逐步研发出先进的控制理论技术来替代传统的控制技术，随着技术的进步，控制系统经历了ccs（计算机集中控制系统）、dcs（分散控制系统）、fcs（现场总线控制系统）三代系统。同时通过以太网与控制网络的结合来提高了语音信号、图像等文件的传输速度。通过一系列的技术的发展，工业控制系统变得越来越复杂，复杂的工业控制系统包括其结构，环境、功能和过程的复杂化。其中包含的内容越来越丰富，对生产的帮助页越来越大，但是也迎来了一些挑战，比如先前的控制理论不能够准确的操作复杂的工业控制系统，因而为了更好地应用复杂的工业控制系统，我们需要引进先进的控制理论。

1.复杂工业控制系统的复杂性

在现在工业发展中，复杂工业控制系统越来越普遍。复杂的控制系统与传统的控制系统有着本质的区别。其中不同的方面主要有几种：相关变量的数目众多，复杂的工业控制体统中规模庞大，包含的工艺链条很长。在系统有许多的电子仪器，信息量巨大，从而系统的控制比较困难；复杂工业控制系统中拥有各式各样的反应，如生化的。物化的等。这些复杂反应的相互交错使得我们不能够建立准确的模型；在复杂的工业控制体统中，其所处的环境恶劣，受环境的影响，系统中的数据测量误差较大，这对于我们的控制造成了严重的干扰；此外，在复杂的工业控制系统中信息复杂多样。因为复杂的工业控制系统与传统控制系统有如此多的区别和变化，所以我们用传统的控制理论来对复杂的工业控制系统进行操作的话，就会出现很多问题，这将严重影响到我们的生产制造。

2.先进控制理论

先进的控制理论是指那些不同于常规单回路pid控制，并具有常规pid控制更好的控制效果的控制策略的统称，而并非专指某种计算机控制算法。学术和企业的需要和控制理论和计算机技术的发展是推动先进控制理论发展的动力，由于先进控制的内涵丰富，同时带有较强的时代特征，因此，至今对于先进控制还没有严格的、统一的定义。先进的控制理论有着明确的目标任务，它可以处理复杂的工业控制系统。当代计算机科学、通信技术的迅速发展使得先进的控制能够为复杂的工业控制系统所服务，先进的控制相比传统的控制系统有许多的特点。先进的控制是一种基于模型和知识的控制策略，他能够对复杂工业生产中输入和输出的信息进行统计分析，然后建立数据模型，我们就可以利用它所建立的数据模型进行更好的控制复杂的工业系统。先进的控制系统长用在有着多重变量的控制系统中。先进控制系统需要有高性能的计算机系统作为其有力的支持，复杂的控制算法和先进的计算机硬件设备影响着先进控制的发挥和发展。先进控制系统在处理复杂的工业控制系统时，需要依靠计算机控制系统，正是由于计算机系统中dcs功能的不断发展和增强，使得先进控制系统越来越能发挥它的先进性，变得越来越可靠，操作越来越程序化。

3.先进控制系统在复杂工业控制系统中的应用

先进控制系统是在社会需要的推动下发展起来的，发展起来的先进控制系统能够在工业、农业发挥巨大的作用，这是传统控制系统所不能比的。20世纪50年代中期快速发展起来的的空间技术迅速推动了先进控制理论的发展。在当时，空间技术发展起来后没有相应的控制技术做支持，来处理比如人造卫星和宇宙火箭怎么样用最少燃料或最短时间准确发射到预定

轨道。这类控制问题十分复杂，经典的控制理论已经不能达到要求，因此人们就这个问题很快创造出一种新型的控制理论，这种控制理论就是现在的先进控制理论。先进的控制理论内容丰富、涵盖范围最广，包含自适应控制、鲁棒控制、预测控制、非线性控制、模糊控制、人工神经网络控制等。先进控制理论是建立在状态空间法基础上的一种控制理论，是自动控制理论的一个重要组成部分。在现代控制理论中，对控制系统的分析和设计主要是通过对系统的状态变量的描述来进行的，时间域方法是其基本方法。现代控制理论比经典控制理论所能处理的控制问题要广泛的多，包括定常系统和时变系统，单变量系统和多变量系统，线性系统和非线性系统。它所采用的方法和算法都是在计算机上进行的。计算机的普及，为先进控制理论的应用提供了强有力的平台。随着我国经济体制的转变，国内企业中复杂工业控制系统的出现，迫切的需要先进控制技术。

先进控制理论在很多方面已有帮助，在甲醇精馏装置中，应用先进控制技术可以同过甲醇精馏装置的输入和输出信息来建立一个数字模型，然后通过这个数字模型我们就可以建立先进控制系统，这样就可以提高设备的自动化控制，减少人力，提高工作的准确度，同时也提高了生产的安全性，提高了生产性能，节约了资源。

在复杂的工业过程中，一个良好的控制系统不仅能够保证生产的需要，还能同时为厂家制造最大的经济效益，同时还能节约资源，有利于我们国家的可持续发展。

参考文献：

[1]胡开南.先进控制理论在过热汽温控制中的应用研究[d].东南大学，2010.doi：10.7666/d.y1761332.

[2]刘俊英.先进控制理论及其应用[j].中国高新技术企业，2011，（23）：46-47.doi：10.3969/j.issn.1009-2374.2011.23.019.

[3]刘俊英.先进控制理论及其应用[j].中国高新技术企业，2011，（21）：46-47.doi：10.3969/j.issn.1009-2374.2011.21.019.

[4]陈贵.数据驱动的多变量控制系统性能监测与诊断[d].浙江大学，2013.

[5]徐新国，朱廷劭，康卫等.基于数据挖掘的工业控制系统防危机制研究[j].电子技术应用，2012，38（5）：87-90.doi：10.3969/j.issn.0258-7998.2012.05.039.

作者简介：

王志刚 1983.12 单位：浙江水利水电学院研究方向：机械故障诊断与信号处理。学历：研究生。