| 主权项 |
一种连续生产过程的实时优化器，其特征在于：由生产过程监测器(1)，优化目标实时计算器(2)，智能寻优控制器(3)，调优控制器(4)，运行操作监视与设定器(5)五部分组成，实时优化器通过已有的数据输入输出接口(6)实时地取得生产过程(7)的运行数据，并将调优作用送给生产过程(7)进行调优；(1)生产过程监测器：具有以下功能：1).数据处理与故障诊断：基于动态数学模型计算结果和实测变量之差，实时判断运行工况和实测信息是否正常；2).约束预报：根据动态模型对变量未来变化进行预估，实现变量达上下限的预报，预报超限时即停止超限方向的调优，对变量的预估有以下有“简化”和“完整”两种方式：简化方式：Y(t+p/t)＝Y(t)+A[Y(t)‑Y(t‑1)] (1)t＝当前时刻，p＝预估时域，A＝可设置的预报系数Y(t+p/t)＝当前时刻对未来t+p时刻的变量预估值Y(t)，Y(t‑1)＝当前时刻和前一时刻变量的实测值完整方式：基于离散时间状态空间模型，模型：X(k+1)＝F[X(k‑τX)，U(k‑τU)] (2A)Y(k)＝G[X(k)，U(k)] (2B)Y＝需要预估未来的变量 X＝状态变量 U＝输入变量k＝t/Td＝离散时间周期数 t＝时间 Td＝离散时间周期τX＝状态变量之间互相影响的滞后时间相应的离散时间周期数τU＝输入变量对状态变量影响的滞后时间的离散时间周期数经在线实时修正的预报：YC(k+p/k)＝Y(k+p/k)+[Y(k)‑Y(k/k‑p)] (3)YC(k+p/k)＝修正后的[在未来(k+p)Td时刻]预报值p为设定的预报时间所相应的离散时间周期数Y(k+p/k)＝由模型计算的未来(k+p)Td时刻的预估值Y(k/k‑p)＝由模型计算的当前时刻(kTd)的预估值Y(k)＝当前时刻k的实测值，Y(k)‑Y(k/k‑p)＝在线实时(对模型预估的)修正值。以修正后的预报值YC(k+p/k)判断变量是否超限；3).工况变化检测：在生产过程运行正常，无变量受约束，无故障的情况下，由于不可实测变量的变化，使生产过程运行偏离优化状况时，为寻优的自起动提供信息；工况变化检测内容包括：①比较基于状态空间模型[式(2A)(2B)]计算的各变量与实际运行时各变量实测值的大小与方向是否有明显变化；②基于动态数学模型在线实时计算的工艺参数有明显变化，如传质与传热系数，组分浓度；③优化目标值有明显变化；④运行工况有明显变化，包括自动控制器或人为的操作变量有明显变化，生产方案变化，原料组成与流量变化，变量约束状况变化，生产设备变化；(2).优化目标实时计算器：对于不可实测的优化目标，依据生产过程机理，实测变量，动态模型[式(2A)(2B)]和存在的时间滞后，在线实时计算给出不可实测的优化目标，包括化学反应器的转化率或反应产物中的产品分布为优化目标时，可由其下游产品分离设备分离出来的各产品的实测流量和分离设备的动态数学模型计算分离设备入口各产品的流量，从而计算得到相应的优化目标，计算时，对实测变量和计算结果都要进行滤波处理，以抑制噪声；当用于计算的任一个实测变量有故障或非正常时，给出故障信息，使寻优暂停；(3).智能寻优器：实现寻优的暂停与自起动，对每次调优后目标值的变化量进行动态补偿，在满足一定条件或工况不允许时停止调优；1)智能寻优器“自起动”寻优：在无约束和具备足够时间长度的寻优数据后，操作员给出调优命令，或工况判断需要调优，或约束解除，或设定的上次调优后的调优暂停时间已到，寻优器将自动起动寻优，根据调优变量和优化目标的变化方向，确定调优变量的调整方向和大小，进行调优；第一次调优时，若调优变量或优化目标无变化，根据设定的条件和当前工况确定调优方向；每次调优后，经设定的调优周期时间后，开始第二次及以后各次调优；2)智能寻优器对每个调优周期内优化目标值的变化具有动态补偿，防止错误的调优，缩短调优进程；动态补偿利用动态模型[可选用(1)式或(3)式给出的方法]，计算在调优量不变时，在一个调优周期内第1，2，直到第N个计算时刻优化目标的变化，称为优化目标的零响应；用调优后实际表现出来的优化目标值与零响应之差，作为判断调优方向的依据；3)及时停止调优：可设置多种暂停标准，使调优进程停止，包括朝一个方向连续调优次数达到设定值，两次调优方向相反，调优后优化目标无明显变化，调优受到约束，所用实测信息或在线实时计算有故障，生产过程出现非正常状况，不具备足够长度的判断调优数据；(4).调优控制器：智能优化器给出的调优作用通过调优控制器对生产过程实施调优。(5).运行操作，监视与设定器：对实时优化器的操作只有一个运行开关；监视调优的运行状况，对实时优化器的功能和运行参数进行在线调整。 |
