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项目年度编号
1900010140
中图分类号
TP802.6
成果公布年份
2018
成果简介
强干扰、高维多变量、多约束、欠观测、非线性等问题广泛存在于高精度、髙能耗、高污染行业的高端大型生产装置中，是当今工业控制及优化中最复杂、最前沿和最具桃战性的难题之一。常规方法缺乏主动抗扰设计而造成关键质量指标不佳，能耗指标不优，控制精度不高等现象。随着制造业生产装置向精密化、大型化、复杂化方向发展，亟待研发关键制造过程的新型主动抗干扰控制和智能实时优化与调度技术，以实施高精度控制和节能减排技术的提升和创新。
该项目在多项国家“863”计划项目、国家自然科学基金、部省级专项的支持下，研发出面向高端交流伺服装备、磨矿分级过程、钢铁热轧生产流程为代表的典型制造过程主动抗干扰控制与实时优化理论、方法和技术。项目的主要科技创新点如下：
针对高精度交流伺服装备中非线性摩擦、间隙迟滞、饱和、参数不确定、参数摄动等多源干扰与不确定性等难题，提出了基于关键机电参数在线辨识、非线性特性建模、多源干扰分类估计技术方法，以及一系列复合分层抗干扰优化控制方案，攻克了国产交流伺服控制系统性能低下的难题，显著提高了中国交流伺服产品的国际竞争力。惯量辨识精度提升37%,辨识时间缩短55%;突加负载力矩时闭环伺服系统速度降落幅值减小33%,低速时速度波动减小37%,位置误差波动减小26%。
针对高能耗、高污染大型工业装置控制中，广泛存在的强干扰且难以测量的实际困难，提出了一套基于模型和数据混合的干扰软测量理论和技术体系，并成功应用于冶金磨矿分级过程，解决了工业过程的干扰实时估计问题，大幅降低干扰测量成本；提出了一种基于干扰软测量的多变量解耦控制方法，解决了一类多变量、多约束条件下复杂工业过程的先进抗干扰控制问题。磨矿分级方面，通过控制溢流粒度（精度优于±1.5%)使吨矿耗电量降低5%以上，并利于脱硫降磷，抛尾量降低4%以上。
提出了基于伪谱分析的快速实时优化方法，以及基于数据的物料调度优化方法，解决了大规模、非线性过程优化的实时性问题，实现上下游工序的紧密协同，进而达到节能降耗目标；攻克实时优化应用中生产装备和生产流程多参数、状态欠观测等难题，构建了一种冶金生产过程信息采集、传输与集成的物联网平台。钢铁热轧生产方面，通过优化控制使产能平均提高1.05%, 300度以上板坯热装比平均提高13.6%。
该项目获江苏省科技进步一等奖1项、二等奖2项，教育部自然科学二等奖1项，专著1部，发明专利授权22项，软件著作权14项，SCI论文103篇(ESI高被引论文12篇),SCI他引2802次，国际主流SCI期刊最佳论文奖2项，“中国百篇最具影响国际学术论文”1篇。项目成果应用于精密交流伺服装备、热轧生产流程、磨矿分级过程、原油调合与常减压装置等高端大型生产装置的先进控制和实时优化，近三年新增销售额22.4亿元,新增利润2.98亿元。
完成人
李世华 李奇 方仕雄 杨俊 钱王平 陈夕松 吴波 王志生 王翔宇
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