1  引言

    算法是先進(jìn)控制與優(yōu)化的基礎，但是一個(gè)成功的先進(jìn)控制與優(yōu)化系統卻絕不可能只是先進(jìn)控制和優(yōu)化算法實(shí)現的簡(jiǎn)單組合。為成功實(shí)施先進(jìn)控制與優(yōu)化，開(kāi)發(fā)與應用先進(jìn)控制與優(yōu)化系統，必須在整個(gè)工程實(shí)施的全過(guò)程中針對一系列的重要問(wèn)題，提出1切實(shí)可行的解決方案。對于采用同樣生產(chǎn)工藝的被控過(guò)程，由于計算機控制系統的不同，先進(jìn)控制與優(yōu)化系統的實(shí)現方案也很可能有很大差別。但即使是不同的應用平臺和先進(jìn)控制與優(yōu)化實(shí)現方案，有一些問(wèn)題卻是經(jīng)常出現，具有一定的共性。針對這些問(wèn)題，可以提出一套具有一定普適性的方法、步驟和指標，使之在不同類(lèi)型的先進(jìn)控制與優(yōu)化工程應用中均可以起到指導性作用。這些問(wèn)題的覆蓋范圍很廣，涉及到先進(jìn)控制及優(yōu)化工程應用中的方方面面。限于篇幅及能力所限，本文僅對其中的部分問(wèn)題進(jìn)行了討論與研究。
    本文結合實(shí)際工作，提出了工業(yè)過(guò)程優(yōu)化的核心內容和工程化方法的概念，并闡述了其具體內容，還研究了先進(jìn)控制的經(jīng)濟效益測算問(wèn)題，最后討論了決定先進(jìn)控制與優(yōu)化成功應用的關(guān)鍵因素。

2  工業(yè)過(guò)程優(yōu)化的核心內容和工程化方法

2.1  工業(yè)過(guò)程優(yōu)化的核心內容
    作為一個(gè)整體，工業(yè)過(guò)程優(yōu)化應包括從數據通訊與處理、模型建立、優(yōu)化問(wèn)題求解到工程實(shí)施的全部?jì)热?，即所謂的工業(yè)過(guò)程優(yōu)化的核心內容。
    (1)  數據的通訊與處理
    實(shí)施工業(yè)過(guò)程優(yōu)化，必須以過(guò)程信息為基礎，無(wú)論采用哪種具體實(shí)現方案，數據通訊都是必須面對的首要問(wèn)題。
    在工業(yè)過(guò)程控制系統中，常用的數據通訊協(xié)議有RS-232C、DDE和OPC等[1][2]。下面結合筆者的實(shí)際工作分別作簡(jiǎn)要說(shuō)明：
    ?  RS-232C是一個(gè)串行接口標準，其數據傳輸速率為9600bit/s，最大連接距離為10m，但通過(guò)RS-232C轉換器，可將此距離延長(cháng)至1km，這使得其在工業(yè)現場(chǎng)的應用成為可能。
    在“昭通卷煙廠(chǎng)動(dòng)力管理控制集成系統”的開(kāi)發(fā)中，就采用了這種通信方式[3]。首先在μXL 操作站上用BASIC 語(yǔ)言編寫(xiě)數據通訊程序，通過(guò)串行通訊接口RS-81 連接一條RS-232C 數據通訊線(xiàn)到數據采集計算機，并在數據采集計算機上編制相應的接口程序，實(shí)現數據采集功能。在實(shí)施某廠(chǎng)“丙烯腈流化床反應器在線(xiàn)操作優(yōu)化”的過(guò)程中也使用了這種數據通訊方式[4]。該廠(chǎng)丙烯腈裝置采用的計算機控制系統是CENTUM V，通過(guò)CGWU（Communication Gate Way Unit）實(shí)現與上位機的數據通訊。CGWU 通過(guò)RS-232C 采用串行半雙工（指令/響應）格式，即作為通訊接口單元的CGWU 只能被動(dòng)接受上位機按一定格式發(fā)來(lái)的指令。通過(guò)在上位機中編寫(xiě)有關(guān)數據采集軟件，并在軟件中對通訊口、通訊速率、字長(cháng)、奇偶檢驗的確定等按照標準格式進(jìn)行編寫(xiě)，成功的獲得了現場(chǎng)數據。
    RS-232C的數據傳輸速率較低，但在一般工業(yè)實(shí)際應用中都可以滿(mǎn)足數據傳輸的需要，因而得到了廣泛的應用。但在一些對速度要求較高、并需要雙向數據通訊的場(chǎng)合，RS-232常顯得無(wú)能為力。
    ?  DDE是在微軟的Win32應用程序接口（API）上所開(kāi)發(fā)的應用程序之間動(dòng)態(tài)地移動(dòng)數據的一種方法。DDE協(xié)議在應用程序間傳送信息，使得應用程序共享數據和采用共享的內存交換數據。在工業(yè)應用中，可以在DDE的基礎上實(shí)現控制及監控軟件的數據交換，進(jìn)行程序或計算機之間的通信。
    在正在實(shí)施的“大慶石化公司線(xiàn)性低密度聚乙烯裝置及丁烯-1精餾裝置優(yōu)化控制技術(shù)的研究與應用”項目中就采用了DDE通訊協(xié)議來(lái)實(shí)現現場(chǎng)數據的采集。首先在集散控制系統的工程師站上安裝DDE Server以及DDE Syntax Builder 軟件，再通過(guò)HUB 用雙絞線(xiàn)將工程師站和上位機連接起來(lái)，構成一個(gè)局域網(wǎng)。在上位機中，首先安裝DDE Syntax 軟件來(lái)匹配DDE Server 中的設置，然后編制DDE Client 程序采集指定工位點(diǎn)的數據量。
    雖然目前許多儀表設備制造商在標準DDE的基礎上，推出了通訊速度和功能改進(jìn)型的DDE，但是隨著(zhù)OPC技術(shù)的出現，DDE的使用已經(jīng)日益減少。因其繼續發(fā)展的空間有限，甚至有人認為DDE 技術(shù)即將被淘汰。
    ?  OPC（OLE for Process Control）由一系列用于過(guò)程控制和制造業(yè)自動(dòng)化應用領(lǐng)域的標準接口、屬性以及方法組成，為多種多樣的過(guò)程控制設備之間進(jìn)行通信提供了公用的接口，而與過(guò)程中的控制軟件或設備無(wú)關(guān)。OPC 提供了單一的、一致的工業(yè)標準接口，從而不再需要開(kāi)發(fā)一系列專(zhuān)有的硬件設備驅動(dòng)程序。以上的這些優(yōu)點(diǎn)使得OPC廣泛應用于過(guò)程控制和制造業(yè)自動(dòng)化系統。
    筆者在Supcon JX-300X 集散控制系統上利用OPC 實(shí)現了系統監控軟件和預測控制軟包的雙向數據通訊[6]。Supcon OPC Server 提供了對Supcon JX-300X 系統上數據的讀寫(xiě)操作功能。上位機通過(guò)控制軟件內嵌的OPC Client 控件提供的標準DA Automation 接口來(lái)訪(fǎng)問(wèn)Supcon OPC Server，并通過(guò)其提供的標準OPC 接口來(lái)讀寫(xiě)數據，進(jìn)行數據雙向通信。
    現階段，大多數計算機控制系統（包括集散控制系統）的完成操作、管理級功能的操作站或工程師站已經(jīng)采用微型計算機，操作系統采用Windows操作系統。在這樣的形勢下，OPC就成為了現階段最為流行的工業(yè)過(guò)程數據通訊技術(shù)。
    基于可測信息和數學(xué)模型實(shí)時(shí)計算不可測量的變量，即軟測量技術(shù)，也是工程優(yōu)化中不可缺少的內容。一些關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵變量，由于質(zhì)量測量?jì)x表的缺乏或不可靠，無(wú)法獲得實(shí)時(shí)的、可靠的在線(xiàn)信息，這時(shí)可采用包括工藝穩態(tài)模型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )模型和動(dòng)態(tài)數學(xué)模型等方法來(lái)推斷估計。例如在實(shí)施丙烯腈流化床的在線(xiàn)優(yōu)化控制時(shí)，由于無(wú)法通過(guò)儀表實(shí)測反應器出口丙烯醛含量，筆者利用實(shí)驗室化驗分析數據和其它現場(chǎng)實(shí)時(shí)數據采用多元逐步回歸算法建立了丙烯醛的軟測量數學(xué)模型，作為最優(yōu)化問(wèn)題中的約束方程，并在此基礎上成功的實(shí)現了丙烯腈反應器的在線(xiàn)優(yōu)化[7]。
    (2)  優(yōu)化模型的建立
    除了正交優(yōu)化試驗、均勻優(yōu)化試驗等試驗優(yōu)化技術(shù)外，實(shí)施工業(yè)過(guò)程優(yōu)化的首要步驟通常是通過(guò)機理方法或數學(xué)擬合法建立合適的描述被研究對象的數學(xué)模型。根據具體的優(yōu)化任務(wù)，確定一個(gè)或多個(gè)優(yōu)化目標，圍繞這些優(yōu)化目標，基于實(shí)時(shí)采集的數據，確定結構已知的機理模型的各種參數，或者建立半機理模型或純粹的數學(xué)擬合模型，同時(shí)確定必須滿(mǎn)足的各種約束方程。用來(lái)建立模型的數據可以是裝置的正常運行數據，也可以是給被研究對象預先施加一定形式和幅度的測試信號后獲得的數據。
    (3)  優(yōu)化問(wèn)題的求解
    建立被研究對象的數學(xué)模型后，需要選擇合適的優(yōu)化算法求解優(yōu)化問(wèn)題。優(yōu)化算法的選取應該根據模型的具體形式和優(yōu)化目標的個(gè)數確定。例如，線(xiàn)性規劃形式的優(yōu)化模型可以采用單純形算法求解，多目標優(yōu)化模型可以采用能夠處理多優(yōu)化目標的算法求解[8][9]。由于被研究對象的復雜性和部分關(guān)鍵數據獲取的困難，更多的時(shí)候人們建立的是一個(gè)僅僅能夠粗略描述被研究對象的模型（工作點(diǎn)附近的近似模型），這時(shí)候希望獲得全局優(yōu)化解是不可能也是不現實(shí)的，比較有效的解決方法是引入在線(xiàn)優(yōu)化的概念，通過(guò)梯度法以比較小的步長(cháng)從現有工作點(diǎn)出發(fā)獲得優(yōu)化的新工作點(diǎn)，然后再滾動(dòng)建立新的近似數學(xué)模型，再次進(jìn)行優(yōu)化計算，從而最終得到滿(mǎn)意的結果。采用這種方案，筆者及其合作者先后實(shí)施完成了多項在線(xiàn)操作優(yōu)化工程[7][10][11]。在線(xiàn)操作優(yōu)化簡(jiǎn)化了建模過(guò)程，通過(guò)滾動(dòng)優(yōu)化可以解決大范圍內非線(xiàn)性問(wèn)題，同時(shí)可以克服對象時(shí)變特性的負面影響，以保證被控對象的操作條件長(cháng)期保持在較好的狀態(tài)，這一點(diǎn)在上述優(yōu)化工程的實(shí)際運行中得到了良好的體現。
    (4)  工業(yè)過(guò)程優(yōu)化的實(shí)施
    工業(yè)過(guò)程優(yōu)化在實(shí)施時(shí)需要解決許多具體的工程問(wèn)題，其中包括：
    ?  合理地選擇優(yōu)化步長(cháng)。投運新的優(yōu)化工作點(diǎn)要保證系統的平穩性，并保證工藝操作參數的安全性，從而保證工業(yè)過(guò)程優(yōu)化所能獲得的經(jīng)濟效益。
    ?  正確整定基本PID控制回路和先進(jìn)控制系統。整定基本PID控制回路是為實(shí)施先進(jìn)控制奠定基礎，而整定先進(jìn)控制系統則是在系統的動(dòng)態(tài)響應與魯棒性之間做出權衡。先進(jìn)控制系統的穩定運行又是成功實(shí)施優(yōu)化的保障，因為在大多數情況下優(yōu)化給出的結果是自動(dòng)控制回路的設定值，先進(jìn)控制可以用來(lái)保證在控制回路設定值發(fā)生改變時(shí)被控量波動(dòng)小，處于安全的工藝操作范圍內。
    ?  建立良好的人機界面，確保在最常用的流程圖畫(huà)面上看得到優(yōu)化系統的信息，便于投用、維護和操作。
    ?  準確合理地評價(jià)優(yōu)化的效果。
  
2.2  工業(yè)過(guò)程優(yōu)化的工程化方法
    要使工業(yè)過(guò)程優(yōu)化達到預期的經(jīng)濟效益，必須嚴格地按一定的程序完成優(yōu)化的工程化工作，而且要與所選用的工作平臺無(wú)關(guān)。工業(yè)過(guò)程的工程化方法應該包括以下步驟：
    (1)  定義目標  首先應將整個(gè)企業(yè)的目標細化為裝置的目標、過(guò)程單元的目標以及最終主要過(guò)程設備的目標。優(yōu)化工作可以在企業(yè)級、裝置級、過(guò)程單元級等不同的層面上展開(kāi)，通常需要具體問(wèn)題具體分析。一般情況下，企業(yè)的目標可以表述為經(jīng)濟效益，優(yōu)化指標可以是企業(yè)的利潤等具體經(jīng)濟效益指標；過(guò)程裝置的目標可表述為以一定的產(chǎn)率生產(chǎn)出滿(mǎn)足一定規格的某些產(chǎn)品，優(yōu)化指標可以是生產(chǎn)成本最低、產(chǎn)品質(zhì)量或處理量最高等。
    (2)  關(guān)鍵影響因素的確定  通常情況下，影響優(yōu)化目標的因素可能比較多，可以通過(guò)排除法或設計正交優(yōu)化試驗來(lái)確定影響目標的最關(guān)鍵因素，減少因為因素過(guò)多而造成的建模不準確或模型不穩定等問(wèn)題。同時(shí)要確定各種約束條件及其約束方程，以保證將來(lái)優(yōu)化系統給出的優(yōu)化參數不違反任何安全約束和設備約束。
    (3)  識別工業(yè)過(guò)程優(yōu)化的適用性  工業(yè)過(guò)程優(yōu)化的適用性是指通過(guò)實(shí)施工程優(yōu)化能否達到預期的設計目標，同時(shí)應該核定實(shí)施優(yōu)化可能帶來(lái)的經(jīng)濟效益、社會(huì )效益，要核實(shí)為實(shí)施優(yōu)化必須具備的一些控制回路或控制手段是否存在，或者它們能否滿(mǎn)足實(shí)施工業(yè)過(guò)程優(yōu)化的具體要求。在大多數的時(shí)候，為順利實(shí)施工業(yè)過(guò)程優(yōu)化，往往需要同時(shí)實(shí)施PID控制器的參數整定和個(gè)別關(guān)鍵參數的先進(jìn)控制，有時(shí)還需要適當改造現有的計算機控制系統。根據工程優(yōu)化所面臨的問(wèn)題，在研究適用性時(shí)可采取兩種方法：對于待建裝置或系統，可以依據工程經(jīng)驗或者通過(guò)穩態(tài)、動(dòng)態(tài)仿真來(lái)識別是否有必要應用優(yōu)化策略；而對于現有裝置，可以利用已有的大量過(guò)程運行數據及相關(guān)工藝設計數據得到過(guò)程的實(shí)際運行趨勢和相關(guān)圖表，進(jìn)而分析過(guò)程的運行狀況和控制系統的工作情況，判斷工程優(yōu)化的適用性。
    (4)  工業(yè)過(guò)程優(yōu)化的效益/成本分析  在每個(gè)可能的優(yōu)化實(shí)施方案下，將預期可以獲取的經(jīng)濟效益與實(shí)施該方案的成本進(jìn)行比較，其中優(yōu)化方案中應考慮到包括PID控制器的參數整定和個(gè)別關(guān)鍵參數的先進(jìn)控制，以及必要的現有計算機控制系統的改造方案的成本。根據效益/成本分析結果確定是否采用優(yōu)化或應當采用哪種工程優(yōu)化方案，或者決定在哪個(gè)層次上實(shí)施工業(yè)過(guò)程優(yōu)化。
    (5)  制訂功能標準  對要實(shí)施的工程優(yōu)化系統必須規定其功能標準。其主要內容包括優(yōu)化目標、過(guò)程描述、優(yōu)化算法、涉及的硬件、儀表、控制回路、程序框圖等，并在詳細工程設計時(shí)進(jìn)一步擴展并最終成為工程優(yōu)化的技術(shù)文檔。
    (6)  工程優(yōu)化的實(shí)現  在工程優(yōu)化方案確定以后，首先進(jìn)行詳細的工程設計。這些工程設計包括控制回路連接圖、系統儀表配置一覽表、優(yōu)化系統操作界面等，最終生成可實(shí)現的工程優(yōu)化軟件。
    (7)  調試  調試是為了檢驗工程優(yōu)化方案和生成的優(yōu)化軟件是否正確。因此，首先進(jìn)行在線(xiàn)實(shí)時(shí)仿真和跟蹤，測試優(yōu)化系統給出的參數調整方向是否合理，給出的工藝參數數值是否在可行的范圍內。只有在滿(mǎn)足工藝要求和設計要求后，方可開(kāi)始試投運。在運行中，應該根據具體情況適當調整有關(guān)參數。最后，還要比較優(yōu)化系統投運前后的差異，以檢查是否達到了預先設計的目標。
    另外應該認識到，在工程優(yōu)化與人的關(guān)系中，人是起主導作用的一方，如果因操作人員對優(yōu)化系統不理解而使其不能正常工作，則工程優(yōu)化的效益往往就要打折扣。因此，工程優(yōu)化的基本原理必須深入到每個(gè)操作者，使他們能認識并熟悉所實(shí)施的工程優(yōu)化基本原理和操作使用以及維護方法，這些都需要通過(guò)充分的技術(shù)培訓來(lái)實(shí)現。由于優(yōu)化系統一般比較復雜，為了培訓和維護工作的需要，設計、實(shí)施、投運優(yōu)化系統的全過(guò)程都必須建立完整的文檔資料。

3  先進(jìn)控制的經(jīng)濟效益評價(jià)

    實(shí)施先進(jìn)控制與優(yōu)化的目的概括起來(lái)無(wú)外乎穩定生產(chǎn)和提高經(jīng)濟效益。評價(jià)先進(jìn)控制的經(jīng)濟效益，是一項十分重要的工作[12][13][14][15]。實(shí)施先進(jìn)控制，經(jīng)濟效益的產(chǎn)生最主要來(lái)源于系統動(dòng)態(tài)性能的改善。即原來(lái)常規控制時(shí)波動(dòng)可能較大，為了使被控參數不超出極限值，不得不將其控制的平均值設定的離目標值較遠。使用先進(jìn)控制手段使參數波動(dòng)幅度減小，因而可將被控參數控制的更接近目標值，平均值的差值就可以帶來(lái)經(jīng)濟效益的增長(cháng)，如圖1所示。

圖1  先進(jìn)控制改善系統動(dòng)態(tài)性能

    其次，采用先進(jìn)控制之后，可將根據與受控變量相關(guān)的過(guò)程消耗和產(chǎn)品回收或產(chǎn)品產(chǎn)量的經(jīng)濟運行模型生成操作目標，優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程，按市場(chǎng)需求情況來(lái)調節生產(chǎn)，提高經(jīng)濟效益。
    為了估計先進(jìn)控制帶來(lái)的經(jīng)濟效益，首先應定出計算經(jīng)濟效益的項目。制定先進(jìn)控制策略時(shí)確定好與裝置的操作目標相一致的控制目標，從而設計相應的控制功能。應選出其中能直接算出經(jīng)濟效益的所有項目進(jìn)行計算，如提高處理量，優(yōu)化反應過(guò)程的轉化率以提高產(chǎn)品產(chǎn)率，降低操作能耗等。
    其次，要收集裝置實(shí)施先進(jìn)控制前的基準數據?；鶞蕯祿亲鳛橄冗M(jìn)控制投用前后比較的依據。在先進(jìn)控制中，關(guān)鍵操作變量的平均值和標準偏差是用于效益計算的主要變量。這些變量通常包括關(guān)鍵的產(chǎn)品質(zhì)量點(diǎn)、重要的操縱變量、物料及能量平衡參數、約束變量。此外還有原料處理量和性質(zhì)、產(chǎn)品產(chǎn)量、收率和主要性質(zhì)、產(chǎn)品價(jià)值、原料和公用消耗的費用等。
    在收集數據時(shí)，有一些需要注意的問(wèn)題。采集的數據應具有代表性，即能反映現有常規控制下正常變化的數據。要求既不含不正常操作的數據，也不含經(jīng)格外仔細操作所得的數據，因其均不代表實(shí)際操作情況，估算不出真正的經(jīng)濟效益。采集數據的量還應足夠多，這是因為動(dòng)態(tài)效益計算的關(guān)鍵在于減小受控變量圍繞其目標值上下波動(dòng)的幅度，而要想對重要參數的平均值及標準偏差進(jìn)行評估，需要有足夠的操作數據。    此外，在理論上，采樣頻率與干擾進(jìn)入過(guò)程的頻繁程度有關(guān)，如果過(guò)程頻繁處于不穩定狀況，過(guò)低的采樣頻率將不能夠真實(shí)地反映過(guò)程的變化情況。用于計算效益的經(jīng)濟數據也應取的合理，原料和產(chǎn)品用市場(chǎng)價(jià)，中間產(chǎn)品用工廠(chǎng)成本價(jià)，各種自用燃料可按熱值換算成當量燃料油。如果市場(chǎng)產(chǎn)品價(jià)格經(jīng)常變動(dòng)，投運先進(jìn)控制與優(yōu)化后核算時(shí)仍要用同一價(jià)格。其它費用數據也要保持投運前后一致，以便在相同基礎上比較經(jīng)濟效益。
    在收集了足夠的合理數據之后，就可以對先進(jìn)控制的經(jīng)濟效益進(jìn)行估算。一般最常用的方法為統計分析法。
    統計分析法的基本思想是認為裝置操作變量的正常波動(dòng)有隨機性，數據變化符合正態(tài)分布。而先進(jìn)控制則可以減小裝置操作變量隨機波動(dòng)的標準偏差，通過(guò)對實(shí)施先進(jìn)控制后標準差進(jìn)行假設，可得到方差的預期變化量。進(jìn)而，根據工藝指標或假設的超限比例，推斷平均值能夠移動(dòng)的大小。在得出操作點(diǎn)的變化之后，再根據產(chǎn)值和能量消費，就可以估算出先進(jìn)控制對經(jīng)濟效益帶來(lái)的提高。
    在效益預測計算中常用到的統計學(xué)概念有平均值和標準偏差。平均值為：    ，標準偏差為：
  
    用于數據的統計分析時(shí)，還常用到標準正態(tài)分布函數F(Z):
 
    F(Z)表示的時(shí)標準正態(tài)分布曲線(xiàn)下小于Z的面積。 Z時(shí)正態(tài)分布統計參數，，XL是該操作變量的限值?？烧J為F(Z)是未超限數據的分率。
    若把超限數據的分數稱(chēng)作m% ，則m%=[1-F(Z)]×100%，如果有某變量的一組數據，允許有m%超限，則可求出相應的限值XL，即首先計算 F(Z)=1-(m/100)，從正態(tài)分布表查得Z，再算出。
    用標準正態(tài)分布函數通過(guò)分析先進(jìn)控制前的數據估算經(jīng)濟效益，是基于投用先進(jìn)控制后操作數據的方差減小，核心是計算其平均值能向效益高的方向移動(dòng)多少，即計算，其中下標C代表先進(jìn)控制投運后的數據。
    一般情況下，實(shí)施先進(jìn)控制可使標準偏差減小30%～90%。即先進(jìn)控制投運后得數據標準偏差為：。
    其中是SP2 過(guò)程方差，是SM2 測量方差。計算機控制系統只能減小的只是過(guò)程方差，式中K 即代表過(guò)程方差減少后余下的比例。但在一般    情況下，可認為SC=K?SP，計算的方差將被用于推斷平均值能夠移動(dòng)的大小。
    在實(shí)際生產(chǎn)中，原有的人工操作一般都會(huì )偏保守，以使受控變量不超過(guò)約束值，即受控變量與約束值之間存在額外的裕量。由于此裕量的存在，可能會(huì )使得先進(jìn)控制所能獲得的經(jīng)濟效益更加顯著(zhù)。
    但需要指出的是，更接近約束條件的操作并不一定都會(huì )帶來(lái)期望中的效益增長(cháng)。由于過(guò)程的各個(gè)因素之間可能存在著(zhù)相互耦合的關(guān)系，某個(gè)指標的增長(cháng)可能會(huì )帶來(lái)另一個(gè)指標的下降，從而使經(jīng)濟效益的增長(cháng)受到影響。遇到此種情況時(shí)，僅僅考慮平均值的改變是不夠的，必須對過(guò)程中的各個(gè)指標進(jìn)行綜合考慮和優(yōu)化，以實(shí)現效益的最大增長(cháng)。其次，投用先進(jìn)控制后與人工操作時(shí)相比可能會(huì )更多的違反限定值，會(huì )引起裝置中某些部分的磨損加速，使得生產(chǎn)成本升高，這一點(diǎn)在計算效益增長(cháng)時(shí)也應考慮進(jìn)去。

4  決定先進(jìn)控制與優(yōu)化成功應用的關(guān)鍵因素

    對于先進(jìn)控制，決定其在實(shí)際應用中能否成功的因素主要有四個(gè)[16] ：
    (1)  對先進(jìn)控制系統應有長(cháng)期的技術(shù)支持[17]。如果設計者不能始終在控制現場(chǎng)，應對操作者進(jìn)行培訓，使他們對先進(jìn)控制系統有最基本的了解，可以解決一些常見(jiàn)的問(wèn)題。
    (2)  所有最底層控制器應有好的性能，同樣還應保證的有儀器的可靠性。
    (3)  測量的可靠性和正確性。這一點(diǎn)在很多時(shí)候都被忽略了，控制效果不佳時(shí)，人們往往只認為控制策略有問(wèn)題，而不去檢查測量系統的測量值是否準確。
    (4)  過(guò)程的非線(xiàn)性。在設計控制系統時(shí)應保證在工作范圍內有適當的線(xiàn)性化，以及考慮未來(lái)系統工作點(diǎn)可能的大范圍漂移，采取適當方法處理。
    同樣，決定優(yōu)化在實(shí)際應用中能否成功的因素也可以將上述四者羅列其中。同時(shí)，因為很多優(yōu)化系統需要一些關(guān)鍵量的實(shí)驗室化驗分析數據，所以還要確保這些化驗分析數據的準確性、可靠性和及時(shí)性。

5  結語(yǔ)

    隨著(zhù)工業(yè)過(guò)程日益朝著(zhù)集成化、大型化方向發(fā)展，系統的復雜性不斷增加，表現為控制目標多元化、變量數目增多且相關(guān)性增強以及存在著(zhù)多種約束[18]。因此，先進(jìn)控制與優(yōu)化的應用也將越來(lái)越多，這就要求人們對先進(jìn)控制與優(yōu)化的工程實(shí)施過(guò)程應有一套可以適用于不同問(wèn)題的一般性方法與步驟，以便于具體工程的實(shí)施。本文通過(guò)研究，提出了工業(yè)過(guò)程優(yōu)化的核心內容和工程化方法的概念及內容，研究了如何測算先進(jìn)控制帶來(lái)的經(jīng)濟效益，并討論了關(guān)系到先進(jìn)控制與優(yōu)化應用成功與否的關(guān)鍵因素。這些研究結果些在不同的先進(jìn)控制與優(yōu)化工程中都可以起到一定的指導作用。

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