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不懂工艺搞不好控制吗? 精选

已有 6197 次阅读 2023-1-8 05:49 |系统分类:科研笔记

当然不懂工艺搞不好控制!这是绝大多数人的回答和信念,特别是既懂工艺又懂控制的控制大咖。

这是个敏感的问题,所以先把场景讲清楚。

1)   这里,不懂工艺是指,不是相关工业的专业出身,比如做石化/化工控制没学过化工的三传一反,做电厂控制没学过锅炉和汽轮机;不具备相关装置的设计能力和工艺改造能力;对装置的运行只知其然,不知其所以然。就像我自己,从本科到博士一直是学的自动控制,对各行业只知其皮毛,万金油。

2)   控制专家不懂工业装置的工艺,但精通系统辨识建模技术、控制理论及应用,并有在某一流程工业从事APC/MPC的经验,比如石化工业。我就是这样。

3)   在工业现场,有工艺专家和运行专家,但他们不懂控制;同时,控制专家沟通能力强,知道该问什么问题。

在这种情况下,我们能否在我们不熟悉的工业做好控制技术的应用呢?

懂工艺又懂控制的大咖常认为,之所以他们能在他们的行业成功应用APC/MPC技术,是因为他们在控制器的设计、现场测试和实施中充分使用了他们的工艺知识和经验,少一点都不行。时间长了,大家都相信,精通工艺是做好控制的必要条件,集深刻的工艺理解和高超的控制技术于一身,才能搞好APC/MPC项目。有人把这种知识和经验的组合神秘化,把复杂工业装置的自动控制叫做艺术。

懂工艺的控制大咖有没有弱势的地方?这里讲几点。假设大咖精通工艺和控制技术,但对系统辨识建模技术不精通。(1)他们做的APC/MPC系统常常不鲁棒(皮实),因为当模型不准时用工艺知识来打补丁,而不是认真做好模型辨识,一有风吹草动系统就掉链子。(2)他们只呆在自己的行业里,不敢去开创新行业的APC/MPC应用,因为他们不懂新行业的工艺不敢做。看看多家APC公司挤在石化行业就证明这点。(3)他们倾向于抵制新技术和新思想,精通PID复杂控制的抵制MPC技术,熟悉机理模型RTO的抵制非机理模型的RTO,熟悉基于实验RTO的抵制基于模型的RTO。

现在回答,不懂工艺的我们能否在不熟悉的工业做好控制技术的应用,以模型预测控制(MPC)项目为例。我们有先进的系统辨识技术和MPC技术,有在石化工业的应用经验。做好一个MPC项目必须满足两个条件:(1)控制器设计合理;(2)被控对象的模型准确。这两点做到了,MPC系统就品质高且鲁棒(皮实)。

控制器的设计包含被控变量、控制(操作)变量和干扰(前馈)变量的选择和相应控制方式的确定。对于一个新的行业或新的装置,我们去现场跟运行专家和工艺专家讨论,阅读有关论文,使用我们对MPC控制技术的深刻理解和原有的工业应用经验,即可给出MPC控制器的设计。

有了MPC的设计,用我们独创的高效高精度的模型辨识技术,可以得到被控对象的准确数学模型。而对于懂工艺但不精通系统辨识技术的控制大咖,做到高精度建模不是件容易的事。这是因为工艺知识是基于机理模型,比如化工的三传一反,但机理模型精度不够高,无法满足控制器要求。而系统辨识建模可以得到精确的控制模型。

过去的五、六年,我们几个人的团队在电厂、水泥厂和玻璃厂做成十几个MPC控制项目,创造了很大的经济效益和社会效益。同时我们把MPC技术传授给其他合作公司,为的是快速推广MPC控制技术。基于这些成功建立的自信,我们已开始在煤化工和钢铁厂应用MPC控制的工作。

我们的经历证明,一个不懂工艺的控制团队,如果掌握系统辨识建模技术,在工业现场知道该问什么问题,可以在所有的流程工业做好控制。当然,进入每一个行业,我们都向工艺和运行专家虚心请教学习。

  在中国的所有流程工业应用MPC控制技术,是一项宏大的事业。





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