構(gòu)，由人 工完成選擇，并將選擇結(jié)構(gòu)信息傳輸?shù)剿龅膫鬟f函數(shù)計(jì)算模塊；
[0102] 所述開(kāi)環(huán)測(cè)試與閉環(huán)測(cè)試選擇模塊4,用于設(shè)置測(cè)試系統(tǒng)為開(kāi)環(huán)系統(tǒng)還是閉環(huán)系 統(tǒng)，由人工完成選擇，并將選擇結(jié)構(gòu)信息傳輸?shù)剿龅膫鬟f函數(shù)計(jì)算模塊；
[0103] 所述傳遞函數(shù)計(jì)算模塊5,用于計(jì)算傳遞函數(shù)，根據(jù)系統(tǒng)輸入輸出關(guān)系，待測(cè)試工 業(yè)過(guò)程的模型結(jié)構(gòu)和開(kāi)環(huán)/閉環(huán)形式，計(jì)算得到系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)G或者閉環(huán)傳遞函數(shù)T， 以及傳遞函數(shù)在S域的一次導(dǎo)函數(shù)與二次導(dǎo)函數(shù)，并將計(jì)算結(jié)果傳輸?shù)剿龅乃p因子計(jì) 算模塊；
[0104] 所述衰減因子計(jì)算模塊6,用于計(jì)算最優(yōu)的衰減因子值，利用一種改進(jìn)的并行彌 漫式智能搜索算法良好的搜索能力和快速收斂特性進(jìn)行衰減因子的尋優(yōu)，得到能使辨識(shí)效 果最優(yōu)的衰減因子值，根據(jù)衰減因子值可以進(jìn)一步計(jì)算獲得過(guò)程傳遞函數(shù)，并將計(jì)算結(jié)果 傳輸?shù)剿龅墓I(yè)過(guò)程模型參數(shù)計(jì)算模塊；
[0105] 所述工業(yè)過(guò)程模型參數(shù)計(jì)算模塊7,用于計(jì)算過(guò)程模型的未知結(jié)構(gòu)參數(shù)，利用傳 遞函數(shù)與模型結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系計(jì)算獲得模型結(jié)構(gòu)參數(shù)，并將計(jì)算結(jié)果傳輸?shù)剿?述的工業(yè)過(guò)程模型顯示模塊；
[0106] 所述過(guò)程模型顯示模塊8,用于計(jì)算工業(yè)過(guò)程模型，將模型結(jié)構(gòu)參數(shù)代入工業(yè)過(guò) 程模型結(jié)構(gòu)中，得到工業(yè)過(guò)程模型。
[0107] 相應(yīng)地，本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于并行彌漫式智能搜索算法的工業(yè)過(guò)程建模方 法，如圖2所示，包括如下步驟：
[0108] 步驟S100,產(chǎn)生辨識(shí)系統(tǒng)所用的測(cè)試激勵(lì)信號(hào)，并將所產(chǎn)生的測(cè)試激勵(lì)信號(hào)施加 在待辨識(shí)工業(yè)過(guò)程中；
[0109] 在步驟S100中，作為一種可實(shí)施方式，所述測(cè)試激勵(lì)信號(hào)可以為階躍函數(shù)r(t)= 1、脈沖函數(shù)：r(t) = 1/S⑴、衰減指數(shù)r(t) =fat、復(fù)合函數(shù)r(t) =tfat或者任意能使系 統(tǒng)產(chǎn)生輸出并最終收斂穩(wěn)定且在s域二階可導(dǎo)的連續(xù)信號(hào)r(t)都可以用作系統(tǒng)辨識(shí)輸入 信號(hào)。
[0110] 步驟S200,采集工業(yè)過(guò)程對(duì)所施加的測(cè)試激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生的響應(yīng)信號(hào)、待測(cè)試工業(yè) 過(guò)程的模型結(jié)構(gòu)以及測(cè)試系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)閉環(huán)形式；
[0111] 在步驟S200中，作為一種可實(shí)施方式，系統(tǒng)可以選擇開(kāi)環(huán)測(cè)試，作為另一種可實(shí) 施方式，較佳地，如果生產(chǎn)環(huán)境對(duì)干擾要求嚴(yán)格，則采用閉環(huán)測(cè)試方式，由于有控制器存在， 保證了辨識(shí)信號(hào)對(duì)生產(chǎn)的影響最小。
[0112] 步驟S300,根據(jù)系統(tǒng)輸入輸出關(guān)系，待測(cè)試工業(yè)過(guò)程的模型結(jié)構(gòu)和開(kāi)環(huán)/閉環(huán)形 式，計(jì)算得到系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)G或者閉環(huán)傳遞函數(shù)T，以及傳遞函數(shù)在S域的一次導(dǎo)函 數(shù)與二次導(dǎo)函數(shù)；
[0113] 在步驟S300中，作為一種可實(shí)施方式，系統(tǒng)選擇開(kāi)環(huán)測(cè)試時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)輸入輸出 關(guān)系計(jì)算得到系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)G，以及傳遞函數(shù)在S域的一次導(dǎo)函數(shù)與二次導(dǎo)函數(shù)，具體 關(guān)系如下：
[0114] 激勵(lì)信號(hào)為階躍函數(shù)r(t) = 1時(shí)，
[0115] 開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)G為：
[0116] 開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)G在S域的一次導(dǎo)函數(shù)為
[0117] 開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)G在S域的二次導(dǎo)函數(shù)為：
[0118] 激勵(lì)信號(hào)為脈沖函數(shù)r(t) = 1/S⑴時(shí)，
[0119] 開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)G為
[0120] 開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)G在S域的一次導(dǎo)函數(shù)為：
[0121] 開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)G在S域的二次導(dǎo)函數(shù)為：
[0122] 激勵(lì)信號(hào)為衰減指數(shù)r(t) =fat時(shí)，
[0123] 開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)G為：
[0124] 開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)G在S域的一次導(dǎo)函數(shù)為：
[0126] 開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)G在S域的二次導(dǎo)函數(shù)為：
j
[0128] 激勵(lì)信號(hào)為復(fù)合函數(shù)r(t) =tfat時(shí)，
[0129] 開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)G為：
[0130] 開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)G在S域的一次導(dǎo)函數(shù)為：
[0132] 開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)G在S域的二次導(dǎo)函數(shù)為：
[0134] 激勵(lì)信號(hào)為任意連續(xù)信號(hào)r(t)時(shí)，
[0135] 開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)G為
[0136] 開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)G在S域的一次導(dǎo)函數(shù)為：
[0137] 開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)G在S域的二次導(dǎo)函數(shù)為：
[0138]其中，Q= -RR⑵ +2 (R(1)) 2+2R(1)Rt+R2t2
[0139] 作為另一種可實(shí)施方式，系統(tǒng)選擇閉環(huán)測(cè)試時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)輸入輸出關(guān)系計(jì)算得到 系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)T，以及傳遞函數(shù)在S域的一次導(dǎo)函數(shù)T(1) (S)與二次導(dǎo)函數(shù)T(2) (S)。
[0140] 步驟S400,計(jì)算待辨識(shí)工業(yè)過(guò)程模型的未知結(jié)構(gòu)參數(shù)和系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)G或者 閉環(huán)傳遞函數(shù)T之間的數(shù)學(xué)關(guān)系；
[0141] 步驟S500,利用一種改進(jìn)的并行彌漫式智能搜索算法良好的搜索能力和快速收斂 特性進(jìn)行衰減因子的尋優(yōu)，得到能使辨識(shí)效果最優(yōu)的衰減因子值；
[0142] 在步驟S500中，所述一種改進(jìn)的并行彌漫式智能搜索算法，如圖3所示，還包括如 下步驟：
[0143] 步驟S510,在搜索空間產(chǎn)生N個(gè)初始位置作為衰減因子的初始搜索位置；
[0144] 步驟S520,在N個(gè)搜索位置分別設(shè)置搜索初值和搜索范圍；
[0145] 步驟S530,分別在N個(gè)搜索位置完成一次智能搜索；
[0146] 步驟S540,分別計(jì)算在N個(gè)搜索位置得到的搜索結(jié)果的適應(yīng)值；
[0147] 步驟S550,判斷是否找到最優(yōu)結(jié)果，找到則轉(zhuǎn)向步驟S560,未找到則轉(zhuǎn)向步驟 S570 ；
[0148] 步驟S560,將此次智能搜索的結(jié)果作為最佳衰減因子值，并將結(jié)果傳遞到步驟 S600 ；
[0149] 步驟S570,在搜索空間重新選擇N個(gè)位置作為衰減因子的搜索位置，然后轉(zhuǎn)向步 驟S520。
[0150] 步驟S600,將所述步驟S500計(jì)算出的衰減因子值帶入過(guò)程傳遞函數(shù)，計(jì)算獲得過(guò) 程傳遞函數(shù)；
[0151] 步驟S700,利用傳遞函數(shù)與模型結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系計(jì)算獲得工業(yè)過(guò)程模型 的未知結(jié)構(gòu)參數(shù)；
[0152] 步驟S800,將所述步驟S700計(jì)算出的結(jié)構(gòu)參數(shù)代入工業(yè)過(guò)程模型結(jié)構(gòu)中，得到工 業(yè)過(guò)程模型。
[0153] 下面采用具體實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的有益效果。
[0154] 實(shí)施例1，針對(duì)某石化公司煉油廠常減壓蒸餾裝置的初餾塔底液位控制回路進(jìn)行 開(kāi)環(huán)模型辨識(shí)，該液位過(guò)程對(duì)象的真實(shí)開(kāi)環(huán)模型（傳遞函數(shù)）為
[0156] 采用開(kāi)環(huán)辨識(shí)方式，對(duì)其施加單位階躍信號(hào)，不同的衰減因子a對(duì)應(yīng)的開(kāi)環(huán)階躍 響應(yīng)結(jié)果如圖4所示。在圖4中，曲線"1"表示初餾塔底液位系統(tǒng)的真實(shí)輸出，曲線"2"(a =0. 05時(shí)估計(jì)輸出）、曲線"4"(a= 1時(shí)估計(jì)輸出）和曲線"5"(a= 4時(shí)估計(jì)輸出）分別 是采用其他方法得到的衰減因子a值基礎(chǔ)上得到的模型對(duì)象的估計(jì)輸出，而曲線"3"是采 用本發(fā)明的并行智能搜索算法得到衰減因子a= 0. 1043時(shí)的模型對(duì)象的估計(jì)輸出?？梢?看出：采用本發(fā)明提出的基于并行彌漫式智能搜索的辨識(shí)新方法，得到的辨識(shí)結(jié)果非常接 近真實(shí)的參數(shù)值。說(shuō)明本發(fā)明的方法可以更有效、快速、準(zhǔn)確的得到辨識(shí)結(jié)果。
[0157] 在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步地，采用任意輸入信號(hào)對(duì)所述某石化公司煉油廠常減壓蒸餾裝 置的初餾塔底液位控制回路過(guò)程對(duì)象進(jìn)行辨識(shí)，使得輸入信號(hào)不再局限于常規(guī)系統(tǒng)辨識(shí)常 采用的階躍信號(hào)，而是擴(kuò)展到所有能使系統(tǒng)產(chǎn)生輸出最終收斂的信號(hào)，估計(jì)對(duì)象的辨識(shí)結(jié) 果見(jiàn)圖5。圖5中的四條曲線分別為階躍信號(hào)、脈沖信號(hào)、指數(shù)衰減信號(hào)和復(fù)合信號(hào)作為輸 入測(cè)試信號(hào)情況下的辨識(shí)結(jié)果。在圖5中，"1"是在階躍測(cè)試信號(hào)下估計(jì)輸出與真實(shí)輸出 對(duì)比曲線，"2"是在脈沖測(cè)試信號(hào)下估計(jì)輸出與真實(shí)輸出對(duì)比曲線，"3"是在指數(shù)衰減函 數(shù)測(cè)試信號(hào)下估計(jì)輸出與真實(shí)輸出對(duì)比曲線，"4"是在復(fù)合函數(shù)測(cè)試信號(hào)下估計(jì)輸出與真 實(shí)輸出對(duì)比曲線。每種測(cè)試信號(hào)下的辨識(shí)輸出都非常接近真實(shí)模型輸出。由此可見(jiàn)，在合 適的衰減因子a值下，上述各種輸入信號(hào)同樣可以得到很好的辨識(shí)結(jié)果，驗(yàn)證了采用任意 輸入信號(hào)進(jìn)行模型開(kāi)環(huán)辨識(shí)的可行性。
[0158] 實(shí)施例2,針對(duì)某石化公司煉油廠的連續(xù)重整裝置汽提塔塔頂回流和緩沖罐的串 級(jí)控制回路進(jìn)行閉環(huán)模型辨識(shí)，該串級(jí)控制回路過(guò)程對(duì)象的真實(shí)模型（傳遞函數(shù)）為：
[0160] 采用閉環(huán)辨識(shí)方式，首先采用本專(zhuān)利提出的智能搜索方法得到當(dāng)a= 0. 83907時(shí)， 系統(tǒng)頻率辨識(shí)達(dá)到最優(yōu)結(jié)果。然后采用任意輸入信號(hào)對(duì)所述連續(xù)重整裝置汽提塔塔頂回流 和緩沖罐的串級(jí)控制回路過(guò)程對(duì)象進(jìn)行閉環(huán)辨識(shí)，使得輸入信號(hào)不再局限于常規(guī)系統(tǒng)辨識(shí) 常采用的階躍信號(hào)，而是擴(kuò)展到所有能使系統(tǒng)產(chǎn)生輸出最終收斂的信號(hào)，估計(jì)對(duì)象的辨識(shí) 結(jié)果見(jiàn)圖6。圖6中"1"是在階躍測(cè)試信號(hào)下估計(jì)輸出與真實(shí)輸出對(duì)比曲