專利名稱：一種合成氨氫氮比優(yōu)化控制系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及自動控制優(yōu)化與化工技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種合成氨氫氮比優(yōu)化控制系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
目前工業(yè)中普遍采用“循環(huán)法”合成工業(yè)氨，合成的工藝流程主要包括造氣、脫硫、變換、脫碳、合成氨這幾個步驟。工業(yè)氨的合成主要用氫氣和氮?dú)夥磻?yīng)合成氨產(chǎn)品，反應(yīng)過程中為解決氫氣和氮?dú)夂铣赊D(zhuǎn)化率低的問題，需要將氨產(chǎn)品從合成反應(yīng)后的氣體中分離出來，然后將分離出氨產(chǎn)品后的剩余氣體與新鮮的氮?dú)夂蜌錃饣旌现匦聟⑴c合成反應(yīng)。工藝過程中，氮?dú)獾呐淙肓颗c氫氣的配入量的比例直接影響到合成氨的質(zhì)量和產(chǎn)量，因此合成氨過程中對于氫氮比的穩(wěn)定精確控制至關(guān)重要。
目前工業(yè)合成氨控制系統(tǒng)對氫氮比的控制常用的方式是恒氫調(diào)氮，即按照流程中設(shè)備的流量和要求的氫氮比計(jì)算出相應(yīng)的循環(huán)氫含量，以上述計(jì)算出的值作為工藝過程中循環(huán)氫含量的預(yù)設(shè)值。根據(jù)工藝過程中檢測到的實(shí)時的循環(huán)氫氣含量，及時調(diào)整氮?dú)獾呐淙肓渴寡h(huán)氫含量跟蹤上述循環(huán)氫含量的預(yù)設(shè)值，從而實(shí)現(xiàn)氫氮比的穩(wěn)定線性控制。在實(shí)現(xiàn)本申請的過程中，通過對現(xiàn)有技術(shù)的研究，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在如下問題上述系統(tǒng)中，參照對象為循環(huán)氫含量，是在合成工段進(jìn)行的控制，而被控對象為氮?dú)夂?，是在造氣工段或者是單?dú)的配氮工段進(jìn)行的控制，參照對象與被控對象的工段相距較遠(yuǎn)，參照對象與被控對象的中間環(huán)節(jié)多，各種如氣體含量波動，壓縮機(jī)的增減，流量波動等的非線性強(qiáng)干擾也較多，導(dǎo)致系統(tǒng)大滯后，系統(tǒng)模型強(qiáng)時變，合成氨環(huán)節(jié)的積分特性也使控制難度加大，給建模工作帶來很大難度，無法對合成氨過程中的氮?dú)馀淙肓窟M(jìn)行精確的控制，嚴(yán)重影響到合成氨產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量?？傊F(xiàn)有的氫氮比控制系統(tǒng)在多環(huán)節(jié)、強(qiáng)干擾的工業(yè)氨合成環(huán)境中存在大滯后、非線性和強(qiáng)時變的問題，無法對被控對象進(jìn)行精確控制。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種合成氨氫氮比優(yōu)化控制系統(tǒng)及方法，以解決現(xiàn)有的系統(tǒng)和方法中由于各種不確定性因素導(dǎo)致無法對被控對象進(jìn)行精確控制的問題。為了解決上述問題，本申請?zhí)峁┑囊环N合成氨氫氮比優(yōu)化控制系統(tǒng)如下一種合成氨氫氮比優(yōu)化控制系統(tǒng)，包括通道裝置、檢測裝置、多路表決裝置、目標(biāo)尋優(yōu)裝置和動態(tài)矩陣DMC控制裝置，其中所述通道裝置包括至少一個控制通道組，每個所述控制通道組中包括多個控制通道，且每個所述控制通道組中設(shè)置有一個對應(yīng)的主跟蹤目標(biāo)，多個所述控制通道中設(shè)置有多個對應(yīng)的副跟蹤目標(biāo)；所述檢測裝置用于實(shí)時檢測所述通道裝置中的控制通道組輸出的所述主跟蹤目標(biāo)的信號和實(shí)際值，并實(shí)時檢測所述控制通道組中的控制通道輸出的所述副跟蹤目標(biāo)的信號和實(shí)際值；所述多路表決裝置用于根據(jù)所述檢測裝置檢測到的所述主跟蹤目標(biāo)的信號在所述通道裝置中判斷參與輸出的可用控制通道組，并根據(jù)所述檢測裝置檢測到的所述副跟蹤目標(biāo)的信號在所述可用控制通道組中判斷參與輸出的可用控制通道，且根據(jù)所述主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值對各所述可用控制通道的輸出的權(quán)重進(jìn)行實(shí)時動態(tài)分配；所述目標(biāo)尋優(yōu)裝置用于根據(jù)所述合成氨氫氮比的循環(huán)氫預(yù)設(shè)值計(jì)算所述主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值，并根據(jù)所述檢測裝置實(shí)時檢測到的所述副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值、和所述副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值與所述副跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值的偏差值，對所述主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值進(jìn)行實(shí)時動態(tài)調(diào)整；所述動態(tài)矩陣DMC控制裝置用于判斷所述檢測裝置檢測到的所述副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值與所述副跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值的偏差值是否大于預(yù)設(shè)的閾值，若大于，對所述主跟蹤 目標(biāo)的增量輸出強(qiáng)制清零，等待所述偏差值不大于所述預(yù)設(shè)的閾值后，恢復(fù)所述主跟蹤目標(biāo)的增量輸出，且根據(jù)所述主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值為所述主跟蹤目標(biāo)設(shè)定一個預(yù)設(shè)范圍，并實(shí)時控制所述檢測裝置檢測到的所述通道裝置中的控制通道組輸出的所述主跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值處于所述預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。優(yōu)選地，所述主跟蹤目標(biāo)包括新鮮氫或循環(huán)氫差分量，所述副跟蹤目標(biāo)包括脫硫氫或變換氫。優(yōu)選地，所述通道裝置包括第一控制通道組和/或第二控制通道組，其中所述第一控制通道組具體包括第一串級控制通道配氮量一脫硫氫一新鮮氫一循環(huán)氫，所述第一串級控制通道中設(shè)置有第一主控制環(huán)和第一副控制環(huán)，且所述第一主控制環(huán)的主跟蹤目標(biāo)為新鮮氫，所述第一副控制環(huán)的副跟蹤目標(biāo)為脫硫氫；第二串級控制通道配氮量一變換氫一新鮮氫一循環(huán)氫，所述第二串級控制通道中設(shè)置有第二主控制環(huán)和第二副控制環(huán)，且所述第二主控制環(huán)的主跟蹤目標(biāo)為新鮮氫，所述第二副控制環(huán)的副跟蹤目標(biāo)為變換氫；第三單回路控制通道配氮量一新鮮氫一循環(huán)氫，所述第三單回路控制通道為配氮量一新鮮氫單回路控制通道；所述第二控制通道組具體包括第四串級控制通道配氮量一脫硫氫一循環(huán)氫，所述第四串級控制通道中設(shè)置有第四主控制環(huán)和第四副控制環(huán)，且所述第四主控制環(huán)的主跟蹤目標(biāo)為循環(huán)氫差分量，所述第四副控制環(huán)的副跟蹤目標(biāo)為脫硫氫；第五串級控制通道配氮量一變換氫一循環(huán)氫，所述第五串級控制通道中設(shè)置有第五主控制環(huán)和第五副控制環(huán)，且所述第五主控制環(huán)的主跟蹤目標(biāo)為循環(huán)氫差分量，所述第五副控制環(huán)的副跟蹤目標(biāo)為變換氫；第六單回路控制通道配氮量一循環(huán)氫，所述第六單回路控制通道為配氮量一循環(huán)氫差分量單回路控制通道。優(yōu)選地，所述多路表決裝置包括
可用控制通道判別單元和動態(tài)組合分配單元，其中所述可用控制通道判別單元用于根據(jù)所述檢測裝置檢測到的所述主跟蹤目標(biāo)的信號在所述通道裝置中判斷參與輸出的可用控制通道組，并根據(jù)所述檢測裝置檢測到的所述副跟蹤目標(biāo)的信號在所述可用控制通道組中判斷參與輸出的可用控制通道；所述動態(tài)組合分配單元用于根據(jù)所述主跟蹤目標(biāo)的設(shè)定值對各所述可用控制通道的輸出的權(quán)重進(jìn)行實(shí)時動態(tài)分配。優(yōu)選地，所述目標(biāo)尋優(yōu)裝置包括比例積分PI控制尋優(yōu)單元和/或積分I控制尋優(yōu)單元，其中所述比例積分PI控制尋優(yōu)單元用于根據(jù)所述合成氨氫氮比的循環(huán)氫預(yù)設(shè)值計(jì)算所述第一控制通道組的主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值，并根據(jù)所述檢測裝置實(shí)時檢測到的所述第一·控制通道組的副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值、和所述第一控制通道組的副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值與所述第一控制通道組的副跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值的偏差值，對所述第一控制通道組的主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值進(jìn)行實(shí)時動態(tài)調(diào)整；所述積分I控制尋優(yōu)單元用于根據(jù)所述合成氨氫氮比的循環(huán)氫預(yù)設(shè)值計(jì)算所述第二控制通道組的主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值，并根據(jù)所述檢測裝置實(shí)時檢測到的所述第二控制通道組的副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值、和所述第二控制通道組的副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值與所述第二控制通道組的副跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值的偏差值，對所述第二控制通道組的主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值進(jìn)行實(shí)時動態(tài)調(diào)整。優(yōu)選地,所述動態(tài)矩陣DMC控制裝置包括判斷單元、等待跟隨DMC控制單元和跟隨DMC控制單元，其中所述判斷單元用于判斷所述檢測裝置檢測到的所述副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值與所述副跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值的偏差值是否大于預(yù)設(shè)的閾值；所述等待跟隨DMC控制單元應(yīng)用于串級控制通道的主控制環(huán)中，用于在所述檢測裝置檢測到的所述副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值與所述副跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值的偏差值大于預(yù)設(shè)的閾值時，對所述主跟蹤目標(biāo)的增量輸出強(qiáng)制清零，等待所述偏差值不大于所述預(yù)設(shè)的閾值后，恢復(fù)所述主跟蹤目標(biāo)的增量輸出；所述跟隨DMC控制單元應(yīng)用于串級控制通道的副控制環(huán)和單回路控制通道中，用于根據(jù)所述主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值為所述主跟蹤目標(biāo)設(shè)定一個預(yù)設(shè)范圍，并實(shí)時控制所述檢測裝置檢測到的所述通道裝置中的控制通道組輸出的所述主跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值處于所述預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。為了解決上述問題，本申請還提供一種合成氨氫氮比優(yōu)化控制方法如下一種合成氨氫氮比優(yōu)化控制方法，包括實(shí)時檢測主跟蹤目標(biāo)的信號和實(shí)際值，并實(shí)時檢測副跟蹤目標(biāo)的信號和實(shí)際值；根據(jù)所述主跟蹤目標(biāo)的信號在通道裝置中判斷參與輸出的可用控制通道組，并根據(jù)所述副跟蹤目標(biāo)的信號在所述可用控制通道組中判斷參與輸出的可用控制通道，且根據(jù)所述主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值對各所述可用控制通道的輸出的權(quán)重進(jìn)行實(shí)時動態(tài)分配；根據(jù)所述合成氨氫氮比的循環(huán)氫預(yù)設(shè)值計(jì)算所述主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值，并根據(jù)所述副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值、和所述副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值與所述副跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值的偏差值，對所述主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值進(jìn)行實(shí)時動態(tài)調(diào)整；
判斷所述副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值與所述副跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值的偏差值是否大于預(yù)設(shè)的閾值，若大于，對所述主跟蹤目標(biāo)的增量輸出強(qiáng)制清零，等待所述偏差值不大于所述預(yù)設(shè)的閾值后，恢復(fù)所述主跟蹤目標(biāo)的增量輸出，且根據(jù)所述主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值為所述主跟蹤目標(biāo)設(shè)定一個預(yù)設(shè)范圍，并實(shí)時控制所述主跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值處于所述預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。優(yōu)選地，所述根據(jù)所述主跟蹤目標(biāo)的信號在通道裝置中判斷參與輸出的可用控制通道組，并根據(jù)所述副跟蹤目標(biāo)的信號在所述可用控制通道組中判斷參與輸出的可用控制通道，且根據(jù)所述主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值對各所述可用控制通道的輸出的權(quán)重進(jìn)行實(shí)時動態(tài)分配，具體包括SI :匯總主跟蹤目標(biāo)的信號與副跟蹤目標(biāo)的信號，確認(rèn)所述主跟蹤目標(biāo)的信號與所述副跟蹤目標(biāo)的信號中的可用信號；S2:判斷所述可用信號中是否含有循環(huán)氫信號，若沒有，鎖定所述可用信號，發(fā)出 報警信息，跳轉(zhuǎn)到步驟S6;S3:判斷所述可用信號中是否含有新鮮氫信號，若沒有，啟用第二控制通道組且所述第二控制通道組中的第六單回路控制通道可用，跳轉(zhuǎn)到步驟S5;否則，啟用第一控制通道組，且所述第一控制通道組中的第三單回路控制通道可用；所述新鮮氫為所述第一控制通道組的主跟蹤目標(biāo)，所述第二控制通道組的主跟蹤目標(biāo)為循環(huán)氫差分量；S4:判斷所述可用信號中是否含有脫硫氫信號或變換氫信號，若含有脫硫氫信號，則第一串級控制通道可用；若含有變換氫信號，則第二串級控制通道可用；跳轉(zhuǎn)到S6 ;所述脫硫氫為所述第一串級控制通道的副跟蹤目標(biāo)，所述變換氫為所述第二串級控制通道的副跟蹤目標(biāo)；S5:判斷所述可用信號中是否含有脫硫氫信號或變換氫信號，若含有脫硫氫信號，則第四串級控制通道可用；若含有變換氫信號，則第五串級控制通道可用；所述脫硫氫為所述第四串級控制通道的副跟蹤目標(biāo)，所述變換氫為所述第五串級控制通道的副跟蹤目標(biāo)；S6:匯總可用控制通道；S7:根據(jù)判斷出的主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值對判斷出的可用控制通道的輸出的權(quán)重進(jìn)行實(shí)時動態(tài)分配。優(yōu)選地，所述根據(jù)所述合成氨氫氮比的循環(huán)氫預(yù)設(shè)值計(jì)算所述主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值，并根據(jù)所述副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值、和所述副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值與所述副跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值的偏差值，對所述主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值進(jìn)行實(shí)時動態(tài)調(diào)整，包括根據(jù)所述合成氨氫氮比的循環(huán)氫預(yù)設(shè)值計(jì)算所述第一控制通道組的主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值，并根據(jù)所述第一控制通道組的副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值、和所述第一控制通道組的副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值與所述第一控制通道組的副跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值的偏差值，對所述第一控制通道組的主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值進(jìn)行實(shí)時動態(tài)調(diào)整；或根據(jù)所述合成氨氫氮比的循環(huán)氫預(yù)設(shè)值計(jì)算所述第二控制通道組的主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值，并根據(jù)所述第二控制通道組的副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值、和所述第二控制通道組的副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值與所述第二控制通道組的副跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值的偏差值，對所述第二控制通道組的主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值進(jìn)行實(shí)時動態(tài)調(diào)整。
優(yōu)選地，所述判斷所述副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值與所述副跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值的偏差值是否大于預(yù)設(shè)的閾值，若大于，對所述主跟蹤目標(biāo)的增量輸出強(qiáng)制清零，等待所述偏差值不大于所述預(yù)設(shè)的閾值后，恢復(fù)所述主跟蹤目標(biāo)的增量輸出，且根據(jù)所述主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值為所述主跟蹤目標(biāo)設(shè)定一個預(yù)設(shè)范圍，并實(shí)時控制所述主跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值處于所述預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，包括判斷所述第一控制通道組的所述副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值與所述第一控制通道組的所述副跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值的偏差值是否大于預(yù)設(shè)的閾值，若大于，對所述第一控制通道組的主跟蹤目標(biāo)的增量輸出強(qiáng)制清零，等待所述偏差值不大于所述預(yù)設(shè)的閾值后，恢復(fù)所述第一控制通道組的主跟蹤目標(biāo)的增量輸出，且根據(jù)所述第一控制通道組的所述主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值為所述第一控制通道組的所述主跟蹤目標(biāo)設(shè)定一個預(yù)設(shè)范圍，并實(shí)時控制所述第一控制通道組的所述主跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值處于所述預(yù)設(shè)范圍內(nèi)；或判斷所述第二控制通道組的所述副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值與所述第二控制通道組的 所述副跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值的偏差值是否大于預(yù)設(shè)的閾值，若大于，對所述第二控制通道組的主跟蹤目標(biāo)的增量輸出強(qiáng)制清零，等待所述偏差值不大于所述預(yù)設(shè)的閾值后，恢復(fù)所述第二控制通道組的主跟蹤目標(biāo)的增量輸出，且根據(jù)所述第二控制通道組的所述主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值為所述第二控制通道組的所述主跟蹤目標(biāo)設(shè)定一個預(yù)設(shè)范圍，并實(shí)時控制所述第二控制通道組的所述主跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值處于所述預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。從上述的技術(shù)方案可以看出，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請?zhí)峁┑暮铣砂睔涞葍?yōu)化控制系統(tǒng)及方法采用了一種等待跟隨特性的動態(tài)矩陣控制DMC算法，以此算法為核心的DMC控制器具有預(yù)測輸出準(zhǔn)確且超調(diào)小的控制特性，可以實(shí)現(xiàn)預(yù)測準(zhǔn)確與抑制超調(diào)，同時基于流程模擬建立多路控制通道，并根據(jù)儀表信號及人工操作情況進(jìn)行多路表決，動態(tài)調(diào)整各路控制通道及輸出的權(quán)重，計(jì)算統(tǒng)一控制量(配氮量)，可以增強(qiáng)對現(xiàn)場復(fù)雜多變情況的適應(yīng)能力，增強(qiáng)系統(tǒng)的魯棒性與容錯性，提高在線率，同時應(yīng)用控制目標(biāo)自尋優(yōu)策略，根據(jù)循環(huán)氫跟蹤情況及其變化趨勢動態(tài)調(diào)整目標(biāo)值，針對未來情況提前動作，適應(yīng)積分對象的對稱調(diào)整，可以實(shí)現(xiàn)主跟蹤目標(biāo)的實(shí)時在線優(yōu)化。因此，本申請?zhí)峁┑暮铣砂睔涞瓤刂葡到y(tǒng)及方法具有較好的動靜態(tài)性能，可以實(shí)現(xiàn)氫氮比的精確穩(wěn)定控制，同時控制方案的在線率高，容錯性與魯棒性較強(qiáng)，能夠較好地適應(yīng)和解決合成氨氫氮比控制這種多環(huán)節(jié)、強(qiáng)干擾、非線性、強(qiáng)時變的大滯后復(fù)雜積分對象的控制難點(diǎn)。


為了更清楚地說明本申請實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本申請?zhí)峁┑囊环N合成氨氫氮比優(yōu)化控制系統(tǒng)示意圖；圖2為本申請?zhí)峁┑囊环N合成氨氫氮比優(yōu)化控制系統(tǒng)的通道裝置示意圖；圖3為本申請?zhí)峁┑囊环N合成氨氫氮比優(yōu)化控制系統(tǒng)的多路表決裝置示意圖4為本申請?zhí)峁┑囊环N合成氨氫氮比優(yōu)化控制系統(tǒng)的目標(biāo)尋優(yōu)裝置示意圖；圖5為本申請?zhí)峁┑囊环N合成氨氫氮比優(yōu)化控制系統(tǒng)的動態(tài)矩陣DMC控制裝置示意圖；圖6為本申請?zhí)峁┑囊环N合成氨氫氮比優(yōu)化控制方法流程圖；圖7為本申請?zhí)峁┑囊环N合成氨氫氮比優(yōu)化控制方法中的多路表決方法流程圖。
具體實(shí)施例方式為了引用和清楚起見，對于本文中使用的技術(shù)名詞、簡寫或縮寫總結(jié)解釋如下DMC Dynamic Matrix Control,即動態(tài)矩陣控制,是一種基于計(jì)算機(jī)控制的增量 算法，并基于系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)，適用于穩(wěn)定的線性系統(tǒng)。系統(tǒng)的動態(tài)特性中具有純滯后不影響該算法的直接應(yīng)用。I控制具有積分特性的控制。PI控制具有比例和積分特性的控制。為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本申請中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本申請實(shí)施例中的附圖，對本申請實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本申請一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒旧暾堉械膶?shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本申請保護(hù)的范圍。圖I為本申請?zhí)峁┑囊环N合成氨氫氮比優(yōu)化控制系統(tǒng)示意圖。參照圖I所示，本申請實(shí)施例提供了一種合成氨氫氮比優(yōu)化控制系統(tǒng)，在該控制系統(tǒng)中設(shè)置有通道裝置I、與通道裝置I相連的檢測裝置2、與通道裝置I和檢測裝置2分別相連的多路表決裝置3、與多路表決裝置相連的目標(biāo)尋優(yōu)裝置4、與通道裝置I和目標(biāo)尋優(yōu)裝置相連的動態(tài)矩陣DMC控制裝置5，其中通道裝置I中包括至少一個控制通道組，每個控制通道組中包括多個控制通道，且每個控制通道組中設(shè)置有一個對應(yīng)的主跟蹤目標(biāo)，多個控制通道中設(shè)置有多個對應(yīng)的副跟蹤目標(biāo)；檢測裝置2用于實(shí)時檢測通道裝置I中的控制通道組輸出的主跟蹤目標(biāo)的信號和實(shí)際值，并實(shí)時檢測控制通道組中的控制通道輸出的副跟蹤目標(biāo)的信號和實(shí)際值；多路表決裝置3用于根據(jù)檢測裝置2檢測到的主跟蹤目標(biāo)的信號在通道裝置I中判斷參與輸出的可用控制通道組，并根據(jù)檢測裝置2檢測到的副跟蹤目標(biāo)的信號在可用控制通道組中判斷參與輸出的可用控制通道，且根據(jù)主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值對各可用控制通道的輸出的權(quán)重進(jìn)行實(shí)時動態(tài)分配；目標(biāo)尋優(yōu)裝置4用于根據(jù)合成氨氫氮比的循環(huán)氫預(yù)設(shè)值計(jì)算主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值，并根據(jù)檢測裝置2實(shí)時檢測到的副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值、和副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值與副跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值的偏差值，對主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值進(jìn)行實(shí)時動態(tài)調(diào)整；動態(tài)矩陣DMC控制裝置5用于判斷檢測裝置2檢測到的副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值與副跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值的偏差值是否大于預(yù)設(shè)的閾值，若大于，對所述主跟蹤目標(biāo)的增量輸出強(qiáng)制清零，等待所述偏差值不大于所述預(yù)設(shè)的閾值后，恢復(fù)所述主跟蹤目標(biāo)的增量輸出，且根據(jù)主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值為主跟蹤目標(biāo)設(shè)定一個預(yù)設(shè)范圍，并實(shí)時控制檢測裝置2檢測到的通道裝置I中的控制通道組輸出的主跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值處于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。在本申請實(shí)施例中，不直接以循環(huán)氫為主跟蹤目標(biāo)，而是以去除積分效應(yīng)的直接相關(guān)的間接變量作為控制器的主跟蹤目標(biāo)，經(jīng)對實(shí)際工藝及操作經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)發(fā)現(xiàn)選擇新鮮氫或循環(huán)氫的差分量(循環(huán)氫去趨勢)為主跟蹤目標(biāo)較好，因此，本申請實(shí)施例中的主跟蹤目標(biāo)包括新鮮氫或循環(huán)氫差分量，副跟蹤目標(biāo)包括脫硫氫或變換氫。在本申請實(shí)施例中，通道裝置I中包括多個控制通道組，且每個控制通道組中包括基于流程模擬的多路控制通道，對于干擾造成的系統(tǒng)時變問題，多通道能較好地弱化這種來自某一通道的時變影響。同時，在本申請實(shí)施例中，通道裝置I結(jié)合多路表決裝置3，采用針對儀表信號與手動操作情況的多路表決技術(shù)，對于儀表信號問題，只要循環(huán)氫信號可用，其他任何一路信號出現(xiàn)問題，系統(tǒng)都會動態(tài)調(diào)整剩余通道的輸出的權(quán)重，保證系統(tǒng)依然穩(wěn)定運(yùn)行，對于人為的誤操作導(dǎo)致的某一通道不可用的情況，依然可以通過多路表決實(shí)現(xiàn)故障通道的屏蔽，這樣就可以大大提高系統(tǒng)的容錯性與魯棒性。
另外，本申請實(shí)施例中的目標(biāo)尋優(yōu)裝置4采用主跟蹤目標(biāo)自動尋優(yōu)策略，根據(jù)積分對象的特點(diǎn)，由于循環(huán)氫控制一旦有超調(diào)就需要同等面積的反向?qū)ΨQ超調(diào)來克服，才能實(shí)現(xiàn)循環(huán)氫目標(biāo)的定值跟蹤，因此針對循環(huán)氫的跟蹤情況，用于實(shí)際跟蹤的主跟蹤目標(biāo)設(shè)定值不能為絕對定值，需隨循環(huán)氫跟蹤情況實(shí)時調(diào)整，根據(jù)檢測裝置2實(shí)時檢測到的副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值、和副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值與副跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值的偏差值，對主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值進(jìn)行實(shí)時動態(tài)調(diào)整和動態(tài)尋優(yōu)，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)循環(huán)氫長期內(nèi)的無偏跟蹤。此外，鑒于整個系統(tǒng)對穩(wěn)定性的要求，本申請?zhí)峁┑膭討B(tài)矩陣DMC控制裝置5在采用動態(tài)矩陣DMC控制算法的基礎(chǔ)上還設(shè)計(jì)了一種等待跟隨策略，這種具有等待跟隨特性的動態(tài)矩陣DMC控制算法，是在基本DMC算法基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，加入等待跟隨機(jī)制，“等待”是指作為外環(huán)控制器時，采用真實(shí)值預(yù)測，由于實(shí)際值受干擾因素影響較大，可能會出現(xiàn)預(yù)測輸出波動較大的情況，必須兼顧內(nèi)環(huán)的跟蹤效果，因此加入了等待區(qū)域的處理，內(nèi)環(huán)偏差加大時，進(jìn)入等待區(qū)域，強(qiáng)制將外環(huán)控制輸出清零，待內(nèi)環(huán)跟蹤偏差較小時，退出等待區(qū)域，外環(huán)的控制輸出恢復(fù)正常，整個過程體現(xiàn)“等待”效應(yīng)；“跟隨”是指為預(yù)測輸出規(guī)劃出一條隨時間逼近設(shè)定值的漸進(jìn)帶，成漏斗狀的漸進(jìn)帶是以設(shè)定值為中心線的等腰三角形區(qū)域，該處理能很好地識別預(yù)測輸出逼近設(shè)定值的漸進(jìn)狀態(tài)，一旦預(yù)測輸出進(jìn)入漏斗區(qū)域就認(rèn)為預(yù)測輸出能夠較好“跟隨”設(shè)定值，此時無需大幅控制動作，從而避免超調(diào)現(xiàn)象的出現(xiàn)，使控制器的穩(wěn)定性大大提高。在本申請實(shí)施例中，動態(tài)矩陣DMC控制裝置5采用具有等待跟隨特性的動態(tài)矩陣DMC控制算法，這種動態(tài)矩陣DMC控制裝置5利用內(nèi)環(huán)副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值進(jìn)行預(yù)測輸出，可使預(yù)測誤差更小，輸出更加準(zhǔn)確，但實(shí)際值可能變化較大，因此加入等待區(qū)間，即內(nèi)環(huán)副跟蹤目標(biāo)的跟蹤效果較差，進(jìn)入等待區(qū)間時，將主環(huán)主跟蹤目標(biāo)的增量輸出強(qiáng)制清零，當(dāng)內(nèi)環(huán)副跟蹤目標(biāo)的跟蹤效果較好，離開等待區(qū)間時，恢復(fù)主環(huán)主跟蹤目標(biāo)的增量輸出，等待區(qū)域的設(shè)置能夠充分兼顧到內(nèi)環(huán)副跟蹤目標(biāo)的跟蹤情況，從而避免由于利用副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值進(jìn)行預(yù)測帶來的控制裝置輸出的波動。同時，這種具有等待跟隨特性的動態(tài)矩陣DMC控制算法在參考軌跡環(huán)節(jié)加入放大處理，比如漏斗式放大處理，對主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值進(jìn)行漏斗式區(qū)域擴(kuò)大，即將主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值由定值變?yōu)橐栽摱ㄖ禐橹行木€的等腰三角形區(qū)域范圍，使得主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)范圍相對于預(yù)設(shè)值進(jìn)行形如漏斗式的放大，該方法有利于對趨近于主跟蹤目標(biāo)預(yù)設(shè)值的過渡過程的識別，能夠有效抑制超調(diào)現(xiàn)象，改善DMC用于串級控制時的穩(wěn)態(tài)特性。圖2為本申請?zhí)峁┑囊环N合成氨氫氮比優(yōu)化控制系統(tǒng)的通道裝置示意圖。參照圖2所示，在本申請實(shí)施例中，通道裝置I具體包括第一控制通道組11和/或第二控制通道組12，其中第一控制通道組11具體包括第一串級控制通道111 :配氮量一脫硫氫一新鮮氫一循環(huán)氫，第一串級控制通道111中設(shè)置有第一主控制環(huán)和第一副控制環(huán)，且第一主控制環(huán)的主跟蹤目標(biāo)為新鮮氫，第一副控制環(huán)的副跟蹤目標(biāo)為脫硫氫；第二串級控制通道112 :配氮量一變換氫一新鮮氫一循環(huán)氫，第二串級控制通道 112中設(shè)置有第二主控制環(huán)和第二副控制環(huán)，且第二主控制環(huán)的主跟蹤目標(biāo)為新鮮氫，第二副控制環(huán)的副跟蹤目標(biāo)為變換氫；第三單回路控制通道113 :配氮量一新鮮氫一循環(huán)氫，第三單回路控制通道113為配氮量一新鮮氫單回路控制通道；第二控制通道組12具體包括第四串級控制通道121 :配氮量一脫硫氫一循環(huán)氫，第四串級控制通道121中設(shè)置有第四主控制環(huán)和第四副控制環(huán)，且第四主控制環(huán)的主跟蹤目標(biāo)為循環(huán)氫差分量，第四副控制環(huán)的副跟蹤目標(biāo)為脫硫氫；第五串級控制通道122 :配氮量一變換氫一循環(huán)氫，第五串級控制通道122中設(shè)置有第五主控制環(huán)和第五副控制環(huán)，且第五主控制環(huán)的主跟蹤目標(biāo)為循環(huán)氫差分量，第五副控制環(huán)的副跟蹤目標(biāo)為變換氫；第六單回路控制通道123 :配氮量一循環(huán)氫，第六單回路控制通道123為配氮量一循環(huán)氫差分量單回路控制通道。本申請實(shí)施例提供了基于流程模擬得到的6路控制通道，對于其中的串級控制主環(huán)采用等待跟隨DMC控制器，副環(huán)采用跟隨DMC控制器，單回路控制采用跟隨DMC控制器，6路通道中，通道Ilf 113為第一組，主跟蹤目標(biāo)均為新鮮氫，是優(yōu)選控制組；通道12廣123為第二組，主跟蹤目標(biāo)為循環(huán)氫差分量，是新鮮氫不可用情況下的備選控制組。實(shí)際生廣中的典型合成氨工藝為造氣一脫硫一變換一脫碳一合成，被控制點(diǎn)循環(huán)氫在合成工段，控制點(diǎn)配氮量在造氣工段，針對這種多環(huán)節(jié)的工藝特點(diǎn)，本申請實(shí)施例中基于流程模擬建立多路控制通道，其中通道Ilf 113為第一組，它們的主跟蹤目標(biāo)為新鮮氫，通道111、112為串級控制，通道113為單回路控制；通道12廣123為第二組，它們的主跟蹤目標(biāo)為循環(huán)氫差分量(循環(huán)氫信號去趨勢處理)，通道121、122為串級控制,通道123為單回路控制。兩組通道根據(jù)多路表決技術(shù)，在線規(guī)劃參與控制的可用通道，并動態(tài)分配可用通道的輸出的權(quán)重，只要循環(huán)氫信號可信，其他任何一路信號出現(xiàn)問題，對控制系統(tǒng)的在線穩(wěn)定運(yùn)行均不產(chǎn)生影響。在本申請實(shí)施例中，通道裝置I中的多組控制通道組和多組控制通道都是以具有等待跟隨特性的DMC為控制器，基于工藝造氣流程(配氮量)一脫硫氫一變換氫一新鮮氫一循環(huán)氫，配合不同的信號情況模擬建立的。
在本申請實(shí)施例中，通道裝置I中包括多個控制通道組，且每個控制通道組中包括基于流程模擬的多路控制通道，對于干擾造成的系統(tǒng)時變問題，多通道能較好地弱化這種來自某一通道的時變影響。圖3為本申請?zhí)峁┑囊环N合成氨氫氮比優(yōu)化控制系統(tǒng)的多路表決裝置示意圖。參照圖3所示，在本申請實(shí)施中，多路表決裝置3具體包括可用控制通道判別單元31和動態(tài)組合分配單元32，其中可用控制通道判別單元31用于根據(jù)檢測裝置2檢測到的主跟蹤目標(biāo)的信號在通道裝置I中判斷參與輸出的可用控制通道組，并根據(jù)檢測裝置2檢測到的副跟蹤目標(biāo)的信號在可用控制通道組中判斷參與輸出的可用控制通道；動態(tài)組合分配單元32用于根據(jù)主跟蹤目標(biāo)的設(shè)定值對各可用控制通道的輸出的權(quán)重進(jìn)行實(shí)時動態(tài)分配。
由多路表決裝置3可知，通道裝置I中的第一組控制通道組11與第二組控制通道組12不能同時作用，因此控制周期最多有三個通道同時運(yùn)行，他們之間的搭配方式可以根據(jù)不同的現(xiàn)場情況做有針對性的選擇。在本申請實(shí)施例中，多路表決裝置3采用針對儀表信號與手動操作情況的多路表決技術(shù)，對于儀表信號問題，只要循環(huán)氫信號可用，其他任何一路信號出現(xiàn)問題，系統(tǒng)都會動態(tài)調(diào)整剩余通道的輸出的權(quán)重，保證系統(tǒng)依然穩(wěn)定運(yùn)行，對于人為的誤操作導(dǎo)致的某一通道不可用的情況，依然可以通過多路表決實(shí)現(xiàn)故障通道的屏蔽，這樣就可以大大提高系統(tǒng)的容錯性與魯棒性。圖4為本申請?zhí)峁┑囊环N合成氨氫氮比優(yōu)化控制系統(tǒng)的目標(biāo)尋優(yōu)裝置示意圖。參照圖4所示，在本申請實(shí)施例中，目標(biāo)尋優(yōu)裝置4具體包括比例積分PI控制尋優(yōu)單元41和/或積分I控制尋優(yōu)單元42，其中比例積分PI控制尋優(yōu)單元41用于根據(jù)合成氨氫氮比的循環(huán)氫預(yù)設(shè)值計(jì)算第一控制通道組的主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值，并根據(jù)檢測裝置2實(shí)時檢測到的第一控制通道組的副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值、和第一控制通道組的副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值與第一控制通道組的副跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值的偏差值，對第一控制通道組的主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值進(jìn)行實(shí)時動態(tài)調(diào)整；積分I控制尋優(yōu)單元42用于根據(jù)合成氨氫氮比的循環(huán)氫預(yù)設(shè)值計(jì)算第二控制通道組的主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值，并根據(jù)檢測裝置2實(shí)時檢測到的第二控制通道組的副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值、和第二控制通道組的副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值與第二控制通道組的副跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值的偏差值，對第二控制通道組的主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值進(jìn)行實(shí)時動態(tài)調(diào)整。在本申請實(shí)施例中，目標(biāo)尋優(yōu)裝置4在完成循環(huán)氫設(shè)定值向控制器主跟蹤目標(biāo)的轉(zhuǎn)化過程中采用主跟蹤目標(biāo)自動尋優(yōu)策略，根據(jù)積分對象的特點(diǎn)，任何控制器都不可避免的會有超調(diào)現(xiàn)象，但對循環(huán)氫而言，一旦出現(xiàn)超調(diào)就必須用反向同等面積的超調(diào)來克服循環(huán)氫一側(cè)偏差累計(jì)，由于循環(huán)氫控制一旦有超調(diào)就需要同等面積的反向?qū)ΨQ超調(diào)來克服，才能實(shí)現(xiàn)循環(huán)氫目標(biāo)的長周期內(nèi)的無偏跟蹤，因此要實(shí)現(xiàn)這種對稱超調(diào)，就需要針對循環(huán)氫的跟蹤情況，對主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值根據(jù)循環(huán)氫跟蹤的偏差情況實(shí)時動態(tài)調(diào)整，同時調(diào)整幅度不可過大，因此用于實(shí)際跟蹤的主跟蹤目標(biāo)設(shè)定值不能為絕對定值，需由定值控制變成偽定值控制，根據(jù)檢測裝置2實(shí)時檢測到的副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值、和副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值與副跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值的偏差值，對主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值進(jìn)行實(shí)時動態(tài)調(diào)整和動態(tài)尋優(yōu)，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)循環(huán)氫長期內(nèi)的無偏跟蹤。因此，在本申請實(shí)施例中，對于新鮮氫跟蹤目標(biāo)采用PI控制器尋優(yōu)，對于循環(huán)氫差分量跟蹤目標(biāo)采用I控制器尋優(yōu)。圖5為本申請?zhí)峁┑囊环N合成氨氫氮比優(yōu)化控制系統(tǒng)的動態(tài)矩陣DMC控制裝置示意圖。參照圖5所示,在本申請實(shí)施例中,動態(tài)矩陣DMC控制裝置5具體包括判斷單元51、等待跟隨DMC控制單元52和跟隨DMC控制單元53，其中判斷單元51用于判斷檢測裝置2檢測到的副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值與副跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值的偏差值是否大于預(yù)設(shè)的閾值；等待跟隨DMC控制單元52應(yīng)用于串級控制通道的主控制環(huán)中，用于在檢測裝置2檢測到的副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值與副跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值的偏差值大于預(yù)設(shè)的閾值時，對控制 通道組輸出的主跟蹤目標(biāo)的增量輸出進(jìn)行強(qiáng)制清零，等待偏差值不大于預(yù)設(shè)的閾值時，恢復(fù)控制通道組輸出的主跟蹤目標(biāo)的增量輸出；跟隨DMC控制單元53應(yīng)用于串級控制通道的副控制環(huán)和單回路控制通道中，用于根據(jù)主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值為主跟蹤目標(biāo)設(shè)定一個預(yù)設(shè)范圍，并實(shí)時控制檢測裝置2檢測到的通道裝置I中的控制通道組輸出的主跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值處于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。鑒于整個系統(tǒng)對穩(wěn)定性的要求，本申請?zhí)峁┑膭討B(tài)矩陣DMC控制裝置5在采用動態(tài)矩陣DMC控制算法的基礎(chǔ)上還設(shè)計(jì)了一種等待跟隨策略，這種具有等待跟隨特性的動態(tài)矩陣DMC控制算法，是在基本DMC算法基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，加入等待跟隨機(jī)制，“等待”是指作為外環(huán)控制器時，采用真實(shí)值預(yù)測，由于實(shí)際值受干擾因素影響較大，可能會出現(xiàn)預(yù)測輸出波動較大的情況，必須兼顧內(nèi)環(huán)的跟蹤效果，因此加入了等待區(qū)域的處理，內(nèi)環(huán)偏差加大時，進(jìn)入等待區(qū)域，強(qiáng)制將外環(huán)控制輸出清零，待內(nèi)環(huán)跟蹤偏差較小時，退出等待區(qū)域，外環(huán)的控制輸出恢復(fù)正常，整個過程體現(xiàn)“等待”效應(yīng)；“跟隨”是指為預(yù)測輸出規(guī)劃出一條隨時間逼近設(shè)定值的漸進(jìn)帶，成漏斗狀的漸進(jìn)帶是以設(shè)定值為中心線的等腰三角形區(qū)域，該處理能很好地識別預(yù)測輸出逼近設(shè)定值的漸進(jìn)狀態(tài)，一旦預(yù)測輸出進(jìn)入漏斗區(qū)域就認(rèn)為預(yù)測輸出能夠較好“跟隨”設(shè)定值，此時無需大幅控制動作，從而避免超調(diào)現(xiàn)象的出現(xiàn)，使控制器的穩(wěn)定性大大提高。在本申請實(shí)施例中，動態(tài)矩陣DMC控制裝置5采用具有等待跟隨特性的動態(tài)矩陣DMC控制算法，這種動態(tài)矩陣DMC控制裝置5利用內(nèi)環(huán)副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值進(jìn)行預(yù)測輸出，可使預(yù)測誤差更小，輸出更加準(zhǔn)確，但實(shí)際值可能變化較大，因此加入等待區(qū)間，即內(nèi)環(huán)副跟蹤目標(biāo)的跟蹤效果較差，進(jìn)入等待區(qū)間時，將主環(huán)主跟蹤目標(biāo)的增量輸出強(qiáng)制清零，當(dāng)內(nèi)環(huán)副跟蹤目標(biāo)的跟蹤效果較好，離開等待區(qū)間時，恢復(fù)主環(huán)主跟蹤目標(biāo)的增量輸出，等待區(qū)域的設(shè)置能夠充分兼顧到內(nèi)環(huán)副跟蹤目標(biāo)的跟蹤情況，從而避免由于利用副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值進(jìn)行預(yù)測帶來的控制裝置輸出的波動。同時，這種具有等待跟隨特性的動態(tài)矩陣DMC控制算法在參考軌跡環(huán)節(jié)加入放大處理，比如漏斗式放大處理，對主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值進(jìn)行漏斗式區(qū)域擴(kuò)大，即將主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值由定值變?yōu)橐栽摱ㄖ禐橹行木€的等腰三角形區(qū)域范圍，使得主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)范圍相對于預(yù)設(shè)值進(jìn)行形如漏斗式的放大，該方法有利于對趨近于主跟蹤目標(biāo)預(yù)設(shè)值的過渡過程的識別，能夠有效抑制超調(diào)現(xiàn)象，改善DMC用于串級控制時的穩(wěn)態(tài)特性。
圖6為本申請?zhí)峁┑囊环N合成氨氫氮比優(yōu)化控制方法流程圖。參照圖6所示，本申請還提供一種合成氨氫氮比優(yōu)化控制方法，在本申請實(shí)施例中，該方法具體包括步驟SlOO :實(shí)時檢測主跟蹤目標(biāo)的信號和實(shí)際值，并實(shí)時檢測副跟蹤目標(biāo)的信號和實(shí)際值；步驟S200 :根據(jù)主跟蹤目標(biāo)的信號在通道裝置中判斷參與輸出的可用控制通道組，并根據(jù)副跟蹤目標(biāo)的信號在可用控制通道組中判斷參與輸出的可用控制通道，且根據(jù)主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值對各可用控制通道的輸出的權(quán)重進(jìn)行實(shí)時動態(tài)分配；步驟S300 :根據(jù)合成氨氫氮比的循環(huán)氫預(yù)設(shè)值計(jì)算主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值，并根據(jù)副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值、和副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值與副跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值的偏差值，對主跟蹤 目標(biāo)的預(yù)設(shè)值進(jìn)行實(shí)時動態(tài)調(diào)整；步驟S400 :判斷副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值與副跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值的偏差值是否大于預(yù)設(shè)的閾值，若大于，對主跟蹤目標(biāo)的增量輸出進(jìn)行強(qiáng)制清零，等待偏差值不大于預(yù)設(shè)的閾值后，恢復(fù)主跟蹤目標(biāo)的增量輸出，且根據(jù)主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值為主跟蹤目標(biāo)設(shè)定一個預(yù)設(shè)范圍，并實(shí)時控制主跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值處于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。在本申請實(shí)施例中，不直接以循環(huán)氫為主跟蹤目標(biāo)，而是以去除積分效應(yīng)的直接相關(guān)的間接變量作為控制器的主跟蹤目標(biāo)，經(jīng)對實(shí)際工藝及操作經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)發(fā)現(xiàn)選擇新鮮氫或循環(huán)氫的差分量(循環(huán)氫去趨勢)為主跟蹤目標(biāo)較好，因此，本申請實(shí)施例中的主跟蹤目標(biāo)包括新鮮氫或循環(huán)氫差分量，副跟蹤目標(biāo)包括脫硫氫或變換氫。 在本申請實(shí)施例中，步驟S200中的通道裝置中包括多個控制通道組，且每個控制通道組中包括基于流程模擬的多路控制通道，對于干擾造成的系統(tǒng)時變問題，多通道能較好地弱化這種來自某一通道的時變影響。同時，在本申請實(shí)施例中，通道裝置結(jié)合步驟S200中的多路表決方法，采用針對儀表信號與手動操作情況的多路表決技術(shù)，對于儀表信號問題，只要循環(huán)氫信號可用，其他任何一路信號出現(xiàn)問題，系統(tǒng)都會動態(tài)調(diào)整剩余通道的輸出的權(quán)重，保證系統(tǒng)依然穩(wěn)定運(yùn)行，對于人為的誤操作導(dǎo)致的某一通道不可用的情況，依然可以通過多路表決實(shí)現(xiàn)故障通道的屏蔽，這樣就可以大大提高系統(tǒng)的容錯性與魯棒性。另外，本申請實(shí)施例中的步驟S300為目標(biāo)尋優(yōu)方法，采用主跟蹤目標(biāo)自動尋優(yōu)策略，根據(jù)積分對象的特點(diǎn)，由于循環(huán)氫控制一旦有超調(diào)就需要同等面積的反向?qū)ΨQ超調(diào)來克服，才能實(shí)現(xiàn)循環(huán)氫目標(biāo)的定值跟蹤，因此針對循環(huán)氫的跟蹤情況，用于實(shí)際跟蹤的主跟蹤目標(biāo)設(shè)定值不能為絕對定值，需隨循環(huán)氫跟蹤情況實(shí)時調(diào)整，根據(jù)實(shí)時檢測到的副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值、和副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值與副跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值的偏差值，對主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值進(jìn)行實(shí)時動態(tài)調(diào)整和動態(tài)尋優(yōu)，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)循環(huán)氫長期內(nèi)的無偏跟蹤。此外，鑒于整個系統(tǒng)對穩(wěn)定性的要求，本申請的步驟S400為動態(tài)矩陣DMC控制方法，此方法在采用動態(tài)矩陣DMC控制算法的基礎(chǔ)上還設(shè)計(jì)了一種等待跟隨策略，這種具有等待跟隨特性的動態(tài)矩陣DMC控制算法，是在基本DMC算法基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，加入等待跟隨機(jī)制，“等待”是指作為外環(huán)控制器時，采用真實(shí)值預(yù)測，由于實(shí)際值受干擾因素影響較大，可能會出現(xiàn)預(yù)測輸出波動較大的情況，必須兼顧內(nèi)環(huán)的跟蹤效果，因此加入了等待區(qū)域的處理，內(nèi)環(huán)偏差加大時，進(jìn)入等待區(qū)域，強(qiáng)制將外環(huán)控制輸出清零，待內(nèi)環(huán)跟蹤偏差較小時，退出等待區(qū)域，外環(huán)的控制輸出恢復(fù)正常，整個過程體現(xiàn)“等待”效應(yīng)；“跟隨”是指為預(yù)測輸出規(guī)劃出一條隨時間逼近設(shè)定值的漸進(jìn)帶，成漏斗狀的漸進(jìn)帶是以設(shè)定值為中心線的等腰三角形區(qū)域，該處理能很好地識別預(yù)測輸出逼近設(shè)定值的漸進(jìn)狀態(tài)，一旦預(yù)測輸出進(jìn)入漏斗區(qū)域就認(rèn)為預(yù)測輸出能夠較好“跟隨”設(shè)定值，此時無需大幅控制動作，從而避免超調(diào)現(xiàn)象的出現(xiàn)，使控制器的穩(wěn)定性大大提高。在本申請實(shí)施例中，步驟S400的動態(tài)矩陣DMC控制方法采用具有等待跟隨特性的動態(tài)矩陣DMC控制算法，這種動態(tài)矩陣DMC控制方法利用內(nèi)環(huán)副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值進(jìn)行預(yù)測輸出，可使預(yù)測誤差更小，輸出更加準(zhǔn)確，但實(shí)際值可能變化較大，因此加入等待區(qū)間，即內(nèi)環(huán)副跟蹤目標(biāo)的跟蹤效果較差，進(jìn)入等待區(qū)間時，將主環(huán)主跟蹤目標(biāo)的增量輸出強(qiáng)制清零，當(dāng)內(nèi)環(huán)副跟蹤目標(biāo)的跟蹤效果較好，離開等待區(qū)間時，恢復(fù)主環(huán)主跟蹤目標(biāo)的增量輸出，等待區(qū)域的設(shè)置能夠充分兼顧到內(nèi)環(huán)副跟蹤目標(biāo)的跟蹤情況，從而避免由于利用副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值進(jìn)行預(yù)測帶來的控制輸出的波動。同時，這種具有等待跟隨特性的動態(tài)矩陣DMC控制算法在參考軌跡環(huán)節(jié)加入放大 處理，比如漏斗式放大處理，對主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值進(jìn)行漏斗式區(qū)域擴(kuò)大，即將主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值由定值變?yōu)橐栽摱ㄖ禐橹行木€的等腰三角形區(qū)域范圍，使得主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)范圍相對于預(yù)設(shè)值進(jìn)行形如漏斗式的放大，該方法有利于對趨近于主跟蹤目標(biāo)預(yù)設(shè)值的過渡過程的識別，能夠有效抑制超調(diào)現(xiàn)象，改善DMC用于串級控制時的穩(wěn)態(tài)特性。圖7為本申請?zhí)峁┑囊环N合成氨氫氮比優(yōu)化控制方法中的多路表決方法流程圖。參照圖7所示,在本申請實(shí)施例中，步驟S200具體包括S201 :匯總主跟蹤目標(biāo)的信號與副跟蹤目標(biāo)的信號，確認(rèn)主跟蹤目標(biāo)的信號與副跟蹤目標(biāo)的信號中的可用信號；S202:判斷可用信號中是否含有循環(huán)氫信號，若沒有，鎖定可用信號，發(fā)出報警信息，跳轉(zhuǎn)到步驟S206 ；S203:判斷可用信號中是否含有新鮮氫信號，若沒有，啟用第二控制通道組且第二控制通道組中的第六單回路控制通道可用，跳轉(zhuǎn)到步驟S205 ;否則，啟用第一控制通道組，且第一控制通道組中的第三單回路控制通道可用；新鮮氫為第一控制通道組的主跟蹤目標(biāo)，第二控制通道組的主跟蹤目標(biāo)為循環(huán)氫差分量；S204:判斷可用信號中是否含有脫硫氫信號或變換氫信號，若含有脫硫氫信號，則第一串級控制通道可用；若含有變換氫信號，則第二串級控制通道可用；跳轉(zhuǎn)到S206 ;脫硫氫為第一串級控制通道的副跟蹤目標(biāo)，變換氫為第二串級控制通道的副跟蹤目標(biāo)；S205:判斷可用信號中是否含有脫硫氫信號或變換氫信號，若含有脫硫氫信號，則第四串級控制通道可用；若含有變換氫信號，則第五串級控制通道可用；脫硫氫為第四串級控制通道的副跟蹤目標(biāo)，變換氫為第五串級控制通道的副跟蹤目標(biāo)；S206 :匯總可用控制通道；S207:根據(jù)判斷出的主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值對判斷出的可用控制通道的輸出的權(quán)重進(jìn)行實(shí)時動態(tài)分配。在本申請實(shí)施例中，步驟S200中的多路表決方法涉及兩個部分，一是可用通道判另IJ，二是可用通道動態(tài)組合，其中，可用通道判別隨算法實(shí)時進(jìn)行，實(shí)時匯總可用的控制通道，而可用通道動態(tài)組合主要有兩種方法，由上述實(shí)施例中的通道判別過程可知，第一組控制通道與第二組控制通道不能同時作用，因此控制周期最多有三個通道同時運(yùn)行，他們之間的搭配方式可以根據(jù)不同的現(xiàn)場情況做有針對性的選擇，這里提供兩種動態(tài)組合方法，一種是組合法，一種是優(yōu)先級方法，對于克服系統(tǒng)時變來說，優(yōu)選組合法。組合法就是在每個控制組中，根據(jù)各個控制通道控制特性的高低，為每個通道分配控制輸出的權(quán)重，通道可用時根據(jù)自身權(quán)重比例參與統(tǒng)一控制。例如，第一控制通道權(quán)重
O.6，第二控制通道權(quán)重O. 3，第三控制通道權(quán)重O. 1，如果第一控制通道不可用，則可用通道根據(jù)自身權(quán)重比例參與統(tǒng)一控制，此時第二控制通道權(quán)重調(diào)整為O. 75，第三控制通道權(quán)重 O. 25。優(yōu)先級法就是在每個控制組中，根據(jù)各個控制通道控制特性的高低，進(jìn)行由高到低的排隊(duì)，保證控制性能最高的通道被優(yōu)先選擇參與控制，此種方法簡單方便，但相應(yīng)的魯棒性較組合法略差。此外，由于第一控制通道組與第二控制通道組不能同時參與控制，所以在對控制 通道組的跟蹤目標(biāo)自動尋優(yōu)過程中，步驟S300具體包括根據(jù)合成氨氫氮比的循環(huán)氫預(yù)設(shè)值計(jì)算第一控制通道組的主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值，并根據(jù)第一控制通道組的副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值、和第一控制通道組的副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值與第一控制通道組的副跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值的偏差值，對第一控制通道組的主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值進(jìn)行實(shí)時動態(tài)調(diào)整；或根據(jù)合成氨氫氮比的循環(huán)氫預(yù)設(shè)值計(jì)算第二控制通道組的主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值，并根據(jù)第二控制通道組的副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值、和第二控制通道組的副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值與第二控制通道組的副跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值的偏差值，對第二控制通道組的主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值進(jìn)行實(shí)時動態(tài)調(diào)整。在本申請實(shí)施例中，目標(biāo)尋優(yōu)方法中的主跟蹤目標(biāo)可以設(shè)置為新鮮氫或循環(huán)氫差分量兩種循環(huán)氫差分量的設(shè)定方法如下循環(huán)氫差分量￥(幻的獲取當(dāng)前時刻循環(huán)氫差分量為當(dāng)前時刻循環(huán)氫量與前一時刻循環(huán)氫量之差，即Ii1 (k) -Ii1 (k-1)?？傮w思想是，在循環(huán)氫變化率為零的情況下向循環(huán)氫設(shè)定值慢慢回調(diào)，則調(diào)節(jié)基值為S —/<=0，循環(huán)氫差分量設(shè)定自尋優(yōu)公式為S_h^(k) = S_/2;’ + k{ j(S h^k)-h^k))由于循環(huán)氫偏差SJllGO-Ill (k)具有積分特性，因此整個調(diào)整近似I控制器尋優(yōu)。新鮮氫的設(shè)定方法如下總體思想是，當(dāng)新鮮氫設(shè)定值處于最佳位置時，循環(huán)氫偏差SJll (k) -Ill (k)與循環(huán)氫差分量 <(幻均為零，因此就以二者為修正項(xiàng)。首先需要給定一個近似滿足最佳位置的經(jīng)驗(yàn)值作為尋優(yōu)的基值S_h2，由于以上循環(huán)氫偏差SJll (k)-hi (k)近似于積分項(xiàng)，循環(huán)氫差分量<(幻又可看似比例項(xiàng)，因此整個調(diào)整近似PI控制器尋優(yōu)，新鮮氫設(shè)定自尋優(yōu)公式為S_h2(k) = S_h2 + k2 Phex (k) + k2 I(S_\(k)-Jh{k))同時，由于第一控制通道組與第二控制通道組不能同時參與控制，，所以在對控制通道組的跟蹤目標(biāo)進(jìn)行動態(tài)矩陣DMC控制過程中，步驟S400具體包括判斷第一控制通道組的副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值與第一控制通道組的副跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值的偏差值是否大于預(yù)設(shè)的閾值，若大于，對第一控制通道組的主跟蹤目標(biāo)的增量輸出進(jìn)行強(qiáng)制清零，等待偏差值不大于預(yù)設(shè)的閾值后，恢復(fù)第一控制通道組的主跟蹤目標(biāo)的增量輸出，且根據(jù)第一控制通道組的主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值為第一控制通道組的主跟蹤目標(biāo)設(shè)定一個預(yù)設(shè)范圍，并實(shí)時控制第一控制通道組的主跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值處于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)；或判斷第二控制通道組的副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值與第二控制通道組的副跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值的偏差值是否大于預(yù)設(shè)的閾值，若大于，對第二控制通道組的主跟蹤目標(biāo)的增量輸出進(jìn)行強(qiáng)制清零，等待偏差值不大于預(yù)設(shè)的閾值后，恢復(fù)第二控制通道組的主跟蹤目標(biāo)的增量輸出，且根據(jù)第二控制通道組的主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值為第二控制通道組的主跟蹤目標(biāo)設(shè)定一個預(yù)設(shè)范圍，并實(shí)時控制第二控制通道組的主跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值處于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。在本申請實(shí)施例中，具有等待跟隨特性的動態(tài)矩陣控制算法主要有兩點(diǎn)改進(jìn)“等待”策略與“跟隨”策略“等待”策略DMC作為控制器可能處于主環(huán)或者副環(huán)，當(dāng)處于主環(huán)時，為使模型預(yù)測輸出更加準(zhǔn)確采用真實(shí)值作為輸入進(jìn)行預(yù)測，即用副環(huán)被控制量實(shí)值進(jìn)行預(yù)測。有前面的討論可知，此時必須兼顧副環(huán)的跟蹤情況，則主環(huán)的控制量輸出做動態(tài)切換，具體方式如下
權(quán)利要求
1.一種合成氨氫氮比優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征在于，包括 通道裝置、檢測裝置、多路表決裝置、目標(biāo)尋優(yōu)裝置和動態(tài)矩陣DMC控制裝置，其中 所述通道裝置包括至少一個控制通道組，每個所述控制通道組中包括多個控制通道，且每個所述控制通道組中設(shè)置有一個對應(yīng)的主跟蹤目標(biāo)，多個所述控制通道中設(shè)置有多個對應(yīng)的副跟蹤目標(biāo)； 所述檢測裝置用于實(shí)時檢測所述通道裝置中的控制通道組輸出的所述主跟蹤目標(biāo)的信號和實(shí)際值，并實(shí)時檢測所述控制通道組中的控制通道輸出的所述副跟蹤目標(biāo)的信號和實(shí)際值； 所述多路表決裝置用于根據(jù)所述檢測裝置檢測到的所述主跟蹤目標(biāo)的信號在所述通道裝置中判斷參與輸出的可用控制通道組，并根據(jù)所述檢測裝置檢測到的所述副跟蹤目標(biāo)的信號在所述可用控制通道組中判斷參與輸出的可用控制通道，且根據(jù)所述主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值對各所述可用控制通道的輸出的權(quán)重進(jìn)行實(shí)時動態(tài)分配； 所述目標(biāo)尋優(yōu)裝置用于根據(jù)所述合成氨氫氮比的循環(huán)氫預(yù)設(shè)值計(jì)算所述主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值，并根據(jù)所述檢測裝置實(shí)時檢測到的所述副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值、和所述副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值與所述副跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值的偏差值，對所述主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值進(jìn)行實(shí)時動態(tài)調(diào)整； 所述動態(tài)矩陣DMC控制裝置用于判斷所述檢測裝置檢測到的所述副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值與所述副跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值的偏差值是否大于預(yù)設(shè)的閾值，若大于，對所述主跟蹤目標(biāo)的增量輸出強(qiáng)制清零，等待所述偏差值不大于所述預(yù)設(shè)的閾值后，恢復(fù)所述主跟蹤目標(biāo)的增量輸出，且根據(jù)所述主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值為所述主跟蹤目標(biāo)設(shè)定一個預(yù)設(shè)范圍，并實(shí)時控制所述檢測裝置檢測到的所述通道裝置中的控制通道組輸出的所述主跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值處于所述預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I中任意一項(xiàng)所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述主跟蹤目標(biāo)包括新鮮氫或循環(huán)氫差分量，所述副跟蹤目標(biāo)包括脫硫氫或變換氫。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述通道裝置包括 第一控制通道組和/或第二控制通道組，其中 所述第一控制通道組具體包括 第一串級控制通道配氮量一脫硫氫一新鮮氫一循環(huán)氫，所述第一串級控制通道中設(shè)置有第一主控制環(huán)和第一副控制環(huán)，且所述第一主控制環(huán)的主跟蹤目標(biāo)為新鮮氫，所述第一副控制環(huán)的副跟蹤目標(biāo)為脫硫氫； 第二串級控制通道配氮量一變換氫一新鮮氫一循環(huán)氫，所述第二串級控制通道中設(shè)置有第二主控制環(huán)和第二副控制環(huán)，且所述第二主控制環(huán)的主跟蹤目標(biāo)為新鮮氫，所述第二副控制環(huán)的副跟蹤目標(biāo)為變換氫； 第三單回路控制通道配氮量一新鮮氫一循環(huán)氫，所述第三單回路控制通道為配氮量一新鮮氫單回路控制通道； 所述第二控制通道組具體包括 第四串級控制通道配氮量一脫硫氫一循環(huán)氫，所述第四串級控制通道中設(shè)置有第四主控制環(huán)和第四副控制環(huán)，且所述第四主控制環(huán)的主跟蹤目標(biāo)為循環(huán)氫差分量，所述第四副控制環(huán)的副跟蹤目標(biāo)為脫硫氫；第五串級控制通道配氮量一變換氫一循環(huán)氫，所述第五串級控制通道中設(shè)置有第五主控制環(huán)和第五副控制環(huán)，且所述第五主控制環(huán)的主跟蹤目標(biāo)為循環(huán)氫差分量，所述第五副控制環(huán)的副跟蹤目標(biāo)為變換氫； 第六單回路控制通道配氮量一循環(huán)氫，所述第六單回路控制通道為配氮量一循環(huán)氫差分量單回路控制通道。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述多路表決裝置包括 可用控制通道判別單元和動態(tài)組合分配單元，其中 所述可用控制通道判別單元用于根據(jù)所述檢測裝置檢測到的所述主跟蹤目標(biāo)的信號在所述通道裝置中判斷參與輸出的可用控制通道組，并根據(jù)所述檢測裝置檢測到的所述副跟蹤目標(biāo)的信號在所述可用控制通道組中判斷參與輸出的可用控制通道； 所述動態(tài)組合分配單元用于根據(jù)所述主跟蹤目標(biāo)的設(shè)定值對各所述可用控制通道的輸出的權(quán)重進(jìn)行實(shí)時動態(tài)分配。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述目標(biāo)尋優(yōu)裝置包括 比例積分PI控制尋優(yōu)單元和/或積分I控制尋優(yōu)單元，其中 所述比例積分PI控制尋優(yōu)單元用于根據(jù)所述合成氨氫氮比的循環(huán)氫預(yù)設(shè)值計(jì)算所述第一控制通道組的主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值，并根據(jù)所述檢測裝置實(shí)時檢測到的所述第一控制通道組的副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值、和所述第一控制通道組的副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值與所述第一控制通道組的副跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值的偏差值，對所述第一控制通道組的主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值進(jìn)行實(shí)時動態(tài)調(diào)整； 所述積分I控制尋優(yōu)單元用于根據(jù)所述合成氨氫氮比的循環(huán)氫預(yù)設(shè)值計(jì)算所述第二控制通道組的主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值，并根據(jù)所述檢測裝置實(shí)時檢測到的所述第二控制通道組的副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值、和所述第二控制通道組的副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值與所述第二控制通道組的副跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值的偏差值，對所述第二控制通道組的主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值進(jìn)行實(shí)時動態(tài)調(diào)整。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述動態(tài)矩陣DMC控制裝置包括 判斷單元、等待跟隨DMC控制單元和跟隨DMC控制單元，其中 所述判斷單元用于判斷所述檢測裝置檢測到的所述副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值與所述副跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值的偏差值是否大于預(yù)設(shè)的閾值； 所述等待跟隨DMC控制單元應(yīng)用于串級控制通道的主控制環(huán)中，用于在所述檢測裝置檢測到的所述副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值與所述副跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值的偏差值大于預(yù)設(shè)的閾值時，對所述主跟蹤目標(biāo)的增量輸出強(qiáng)制清零，等待所述偏差值不大于所述預(yù)設(shè)的閾值后，恢復(fù)所述主跟蹤目標(biāo)的增量輸出； 所述跟隨DMC控制單元應(yīng)用于串級控制通道的副控制環(huán)和單回路控制通道中，用于根據(jù)所述主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值為所述主跟蹤目標(biāo)設(shè)定一個預(yù)設(shè)范圍，并實(shí)時控制所述檢測裝置檢測到的所述通道裝置中的控制通道組輸出的所述主跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值處于所述預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。
7.一種合成氨氫氮比優(yōu)化控制方法，其特征在于，包括 實(shí)時檢測主跟蹤目標(biāo)的信號和實(shí)際值，并實(shí)時檢測副跟蹤目標(biāo)的信號和實(shí)際值； 根據(jù)所述主跟蹤目標(biāo)的信號在通道裝置中判斷參與輸出的可用控制通道組，并根據(jù)所述副跟蹤目標(biāo)的信號在所述可用控制通道組中判斷參與輸出的可用控制通道，且根據(jù)所述主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值對各所述可用控制通道的輸出的權(quán)重進(jìn)行實(shí)時動態(tài)分配； 根據(jù)所述合成氨氫氮比的循環(huán)氫預(yù)設(shè)值計(jì)算所述主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值，并根據(jù)所述副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值、和所述副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值與所述副跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值的偏差值，對所述主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值進(jìn)行實(shí)時動態(tài)調(diào)整； 判斷所述副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值與所述副跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值的偏差值是否大于預(yù)設(shè)的閾值，若大于，對所述主跟蹤目標(biāo)的增量輸出強(qiáng)制清零，等待所述偏差值不大于所述預(yù)設(shè)的閾值后，恢復(fù)所述主跟蹤目標(biāo)的增量輸出，且根據(jù)所述主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值為所述主跟蹤目標(biāo)設(shè)定一個預(yù)設(shè)范圍，并實(shí)時控制所述主跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值處于所述預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述根據(jù)所述主跟蹤目標(biāo)的信號在通道裝置中判斷參與輸出的可用控制通道組，并根據(jù)所述副跟蹤目標(biāo)的信號在所述可用控 制通道組中判斷參與輸出的可用控制通道，且根據(jù)所述主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值對各所述可用控制通道的輸出的權(quán)重進(jìn)行實(shí)時動態(tài)分配，具體包括 51:匯總主跟蹤目標(biāo)的信號與副跟蹤目標(biāo)的信號，確認(rèn)所述主跟蹤目標(biāo)的信號與所述副跟蹤目標(biāo)的信號中的可用信號； 52:判斷所述可用信號中是否含有循環(huán)氫信號，若沒有，鎖定所述可用信號，發(fā)出報警信息，跳轉(zhuǎn)到步驟S6; S3:判斷所述可用信號中是否含有新鮮氫信號，若沒有，啟用第二控制通道組且所述第二控制通道組中的第六單回路控制通道可用，跳轉(zhuǎn)到步驟S5 ;否則，啟用第一控制通道組，且所述第一控制通道組中的第三單回路控制通道可用；所述新鮮氫為所述第一控制通道組的主跟蹤目標(biāo)，所述第二控制通道組的主跟蹤目標(biāo)為循環(huán)氫差分量； S4:判斷所述可用信號中是否含有脫硫氫信號或變換氫信號，若含有脫硫氫信號，則第一串級控制通道可用；若含有變換氫信號，則第二串級控制通道可用；跳轉(zhuǎn)到S6 ;所述脫硫氫為所述第一串級控制通道的副跟蹤目標(biāo)，所述變換氫為所述第二串級控制通道的副跟蹤目標(biāo)； S5:判斷所述可用信號中是否含有脫硫氫信號或變換氫信號，若含有脫硫氫信號，則第四串級控制通道可用；若含有變換氫信號，則第五串級控制通道可用；所述脫硫氫為所述第四串級控制通道的副跟蹤目標(biāo)，所述變換氫為所述第五串級控制通道的副跟蹤目標(biāo)； 56:匯總可用控制通道； 57:根據(jù)判斷出的主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值對判斷出的可用控制通道的輸出的權(quán)重進(jìn)行實(shí)時動態(tài)分配。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述根據(jù)所述合成氨氫氮比的循環(huán)氫預(yù)設(shè)值計(jì)算所述主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值，并根據(jù)所述副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值、和所述副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值與所述副跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值的偏差值，對所述主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值進(jìn)行實(shí)時動態(tài)調(diào)整，包括 根據(jù)所述合成氨氫氮比的循環(huán)氫預(yù)設(shè)值計(jì)算所述第一控制通道組的主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值，并根據(jù)所述第一控制通道組的副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值、和所述第一控制通道組的副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值與所述第一控制通道組的副跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值的偏差值，對所述第一控制通道組的主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值進(jìn)行實(shí)時動態(tài)調(diào)整；或 根據(jù)所述合成氨氫氮比的循環(huán)氫預(yù)設(shè)值計(jì)算所述第二控制通道組的主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值，并根據(jù)所述第二控制通道組的副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值、和所述第二控制通道組的副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值與所述第二控制通道組的副跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值的偏差值，對所述第二控制通道組的主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值進(jìn)行實(shí)時動態(tài)調(diào)整。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述判斷所述副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值與所述副跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值的偏差值是否大于預(yù)設(shè)的閾值，若大于，對所述主跟蹤目標(biāo)的增量輸出強(qiáng)制清零，等待所述偏差值不大于所述預(yù)設(shè)的閾值后，恢復(fù)所述主跟蹤目標(biāo)的增量輸出，且根據(jù)所述主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值為所述主跟蹤目標(biāo)設(shè)定一個預(yù)設(shè)范圍，并實(shí)時控 制所述主跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值處于所述預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，包括 判斷所述第一控制通道組的所述副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值與所述第一控制通道組的所述副跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值的偏差值是否大于預(yù)設(shè)的閾值，若大于，對所述第一控制通道組的主跟蹤目標(biāo)的增量輸出強(qiáng)制清零，等待所述偏差值不大于所述預(yù)設(shè)的閾值后，恢復(fù)所述第一控制通道組的主跟蹤目標(biāo)的增量輸出，且根據(jù)所述第一控制通道組的所述主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值為所述第一控制通道組的所述主跟蹤目標(biāo)設(shè)定一個預(yù)設(shè)范圍，并實(shí)時控制所述第一控制通道組的所述主跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值處于所述預(yù)設(shè)范圍內(nèi)； 或 判斷所述第二控制通道組的所述副跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值與所述第二控制通道組的所述副跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值的偏差值是否大于預(yù)設(shè)的閾值，若大于，對所述第二控制通道組的主跟蹤目標(biāo)的增量輸出強(qiáng)制清零，等待所述偏差值不大于所述預(yù)設(shè)的閾值后，恢復(fù)所述第二控制通道組的主跟蹤目標(biāo)的增量輸出，且根據(jù)所述第二控制通道組的所述主跟蹤目標(biāo)的預(yù)設(shè)值為所述第二控制通道組的所述主跟蹤目標(biāo)設(shè)定一個預(yù)設(shè)范圍，并實(shí)時控制所述第二控制通道組的所述主跟蹤目標(biāo)的實(shí)際值處于所述預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。
全文摘要
本申請公開了一種合成氨氫氮比優(yōu)化控制系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括通道裝置、檢測裝置、多路表決裝置、目標(biāo)尋優(yōu)裝置和動態(tài)矩陣DMC控制裝置，該方法包括具有等待跟隨特性的動態(tài)矩陣DMC控制算法、基于流程模擬建立的多組控制通道、針對儀表信號情況的多路表決技術(shù)、控制目標(biāo)的自尋優(yōu)策略；本申請?zhí)峁┑暮铣砂睔涞瓤刂葡到y(tǒng)及方法具有較好的動靜態(tài)性能，可以實(shí)現(xiàn)氫氮比的精確穩(wěn)定控制，同時控制方案的在線率高，容錯性與魯棒性較強(qiáng)，能夠較好地適應(yīng)和解決合成氨氫氮比控制這種多環(huán)節(jié)、強(qiáng)干擾、非線性、強(qiáng)時變的大滯后復(fù)雜積分對象的控制難點(diǎn)。
文檔編號G05D21/02GK102830727SQ20121032417
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月5日
發(fā)明者劉金剛, 劉雙剛, 馬越峰, 賴景寧 申請人:浙江中控技術(shù)股份有限公司