控制器硬件在环虚实结合远程过程控制实验系统

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作者 王华忠 姚俊 程华 《工业控制计算机》 2019年第10期25-27,共3页

构建了一种硬件在环虚实结合远程过程控制实验系统,选用经典CSTR过程模型替代真实被控设备,利用Matlab程序实现被控过程模型的动态仿真与管理,选用S7-300可编程控制器实现对仿真模型的控制,最后基于组态软件开发了Web服务器及实验测控... 构建了一种硬件在环虚实结合远程过程控制实验系统,选用经典CSTR过程模型替代真实被控设备,利用Matlab程序实现被控过程模型的动态仿真与管理,选用S7-300可编程控制器实现对仿真模型的控制,最后基于组态软件开发了Web服务器及实验测控系统以支持通过因特网开展远程实验。该系统通过OPC技术实现了仿真模型、S7-300控制器与实验测控系统之间的实时数据交换,有效整合了控制器硬件在环技术与虚拟仿真的优点。系统测试表明,该系统支持用户通过浏览器远程实验操作,为远程实践教学提供了有效支撑。 展开更多

关键词 硬件在环 远程实验 OPC 因特网

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多模态过程的全自动离线模态识别方法 被引量：18

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作者 张淑美 王福利 +1 位作者 谭帅 王姝 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第1期60-80,共21页

多模态是复杂工业生产过程的普遍特性.不同模态具有不同的过程特性,需要建立不同的模型,因此离线建模数据的模态划分与识别是整个多模态过程建模的关键问题之一.目前,常用的聚类算法需要对其结果进行人工分析和后续处理,无法真正实现多... 多模态是复杂工业生产过程的普遍特性.不同模态具有不同的过程特性,需要建立不同的模型,因此离线建模数据的模态划分与识别是整个多模态过程建模的关键问题之一.目前,常用的聚类算法需要对其结果进行人工分析和后续处理,无法真正实现多模态过程的全自动模态识别.因此,本文提出一种全自动的多模态过程离线模态识别方法.首先通过宽度为H的大切割窗口对数据进行切割,利用改进的K-means聚类算法对窗口单元进行聚类;根据聚类结果,对稳定模态淹没现象进行处理,得到模态的初步划分结果;最终,利用小滑动窗口L,对稳定模态及过渡模态交接区域进行细划分,准确定位稳定模态与过渡模态的分割点.算法实现了多模态过程的全自动离线识别,并给出合理有效的识别结果.仿真分析表明此方法能够实现模态的自动识别,且识别结果准确. 展开更多

关键词 模态识别 多模态过程 过渡模态 稳定模态 全自动

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一种基于多模型切换的阶梯式广义预测控制算法 被引量：16

3

作者 李小田 王昕 +1 位作者 王振雷 钱锋 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期193-197,共5页

针对一类模型参数突变的系统,提出一种基于多模型切换的阶梯式广义预测控制算法。采用多个固定模型、一个常规自适应模型和一个可重新赋初值的自适应模型并行辨识系统的动态特性。多个固定模型可以提高系统的暂态性能,常规自适应模型可... 针对一类模型参数突变的系统,提出一种基于多模型切换的阶梯式广义预测控制算法。采用多个固定模型、一个常规自适应模型和一个可重新赋初值的自适应模型并行辨识系统的动态特性。多个固定模型可以提高系统的暂态性能,常规自适应模型可以保证系统的稳定性,可重新赋初值的自适应模型可以进一步提高系统的暂态性能。在每个采样时刻基于性能指标切换到最优的局部模型作为当前模型,设计阶梯式广义预测控制器,从而实现系统全局的控制。最后的仿真结果表明,其控制效果明显优于单一模型的控制器。 展开更多

关键词 多模型 阶梯式控制 广义预测控制 自适应

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基于适应策略差分进化算法的化工反应动力学参数估值 被引量：5

4

作者 徐斌 陈旭 +1 位作者 陶莉莉 张海峰 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期2077-2083,共7页

为了更准确地通过煤烟气成分推测汞元素氧化程度,建立精确的汞氧化过程动力学模型至关重要。目前已有的汞氧化过程动力学模型中存在一些难以确定的未知参数,为了确定模型中这些参数的最优值,本文提出一种改进的适应策略差分进化算法(AS... 为了更准确地通过煤烟气成分推测汞元素氧化程度,建立精确的汞氧化过程动力学模型至关重要。目前已有的汞氧化过程动力学模型中存在一些难以确定的未知参数,为了确定模型中这些参数的最优值,本文提出一种改进的适应策略差分进化算法(ASDE)。该算法引入变异策略、缩放因子(F)和交叉参数(CR)候选集合,同时为集合中每个候选参数赋予一定的选择概率。在进化搜索过程中,以历史成功搜索信息为基础,实时更新每个候选集合中各参数对应的选择概率,并根据选择概率自适应为下一时刻进化群体中每个个体分配变异策略和对应控制参数。将改进算法用于汞氧化过程动力学参数估值问题,实验结果显示,相对其他6种算法,改进算法ASDE求解得到模型更加接近实际,是一种求解化工反应动力学参数估值问题的有效方法。 展开更多

关键词 差分进化 适应性策略 优化 反应动力学 参数估值

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基于LTSA和联合指标的非高斯过程监控方法及应用 被引量：7

5

作者 杨正永 王昕 王振雷 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期1370-1379,共10页

很多实际工业过程数据都具有高维、非线性且不严格服从高斯分布等特点。为处理数据维数高且是高斯分布和非高斯分布的混合体等问题,实现高效的过程监控,提出了一种基于LTSA和联合指标的非高斯过程监控方法。首先采用局部切空间排列(LTSA... 很多实际工业过程数据都具有高维、非线性且不严格服从高斯分布等特点。为处理数据维数高且是高斯分布和非高斯分布的混合体等问题,实现高效的过程监控,提出了一种基于LTSA和联合指标的非高斯过程监控方法。首先采用局部切空间排列(LTSA)算法从正常样本数据中提取低维子流形以实现维数约减;然后基于非高斯-高斯两步策略建立统计模型并得到非高斯统计量和高斯统计量,再对其进行加权得到新的统计量以实现对过程的监控;最后将该方法应用于田纳西-伊斯曼标准测试平台和实际乙烯裂解炉的过程监控,说明了所提方法的有效性。 展开更多

关键词 算法 集成 系统工程 非线性 非高斯 联合指标 局部切空间排列算法 田纳西-伊斯曼过程

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基于队列敏感性的无线接入网络拥塞控制算法 被引量：3

6

作者 严黎明 牛玉刚 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2012年第1期123-126,共4页

由于无线接入网络存在强非线性、大时延以及随机链路丢包等因素,导致经典主动队列管理(AQM)算法在实际控制时存在队列收敛速度慢、响应时间长等问题。通过分析随机指数标记(REM)算法在无线接入网中的特点,在原先REM价格模型的基础上对... 由于无线接入网络存在强非线性、大时延以及随机链路丢包等因素,导致经典主动队列管理(AQM)算法在实际控制时存在队列收敛速度慢、响应时间长等问题。通过分析随机指数标记(REM)算法在无线接入网中的特点,在原先REM价格模型的基础上对其进行了改进,以队列误差的平方项来克服价格对队列变化不敏感的缺陷,从而提出了一种基于队列敏感性的无线接入网络拥塞控制算法,并利用单神经网络对其参数进行了优化。最后,通过NS2仿真平台对所提算法与REM、PI算法进行对比,实验表明所提算法拥有队列收敛快、鲁棒性强的优点。 展开更多

关键词 无线接入网络 拥塞控制 主动队列管理 随机指数标记 单神经元

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基于模糊压缩感知的无线传感网络拥塞控制算法 被引量：1

7

作者 甘峰浩 牛玉刚 贾廷纲 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2015年第9期2430-2435,共6页

针对无线传感网络（WSN）的拥塞问题，提出了一种将模糊控制和压缩感知（CS）技术相结合来缓解无线传感网络拥塞的算法。首先，将压缩感知技术引进到无线传感网络的拥塞控制中，理论分析了压缩感知对缓解传感网络拥塞的效果，通过对采... 针对无线传感网络（WSN）的拥塞问题，提出了一种将模糊控制和压缩感知（CS）技术相结合来缓解无线传感网络拥塞的算法。首先，将压缩感知技术引进到无线传感网络的拥塞控制中，理论分析了压缩感知对缓解传感网络拥塞的效果，通过对采集数据进行压缩感知处理来减少网络冗余信息，从而缓解网络拥塞。其次，针对网络拥塞时压缩感知技术不能动态适应无线传感网络复杂环境的问题，设计了一种模糊一压缩感知的拥塞控制算法，该算法结合网络拥塞状况对压缩感知的观测矩阵维数进行动态调节，从而使压缩感知技术更好地适应传感网络拥塞状况的变化。该机制在不同的拥塞状况下能够提高网络吞吐量10％～50％，降低网络的丢包率10％～50％，减少网络时延将近5S。通过Ns2仿真表明，该机制对无线传感网络的拥塞缓解有较明显的效果。 展开更多

关键词 无线传感网络 拥塞控制 压缩感知 模糊控制

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基于模糊核聚类的乙烯裂解深度DE-LSSVM多模型建模 被引量：18

8

作者 陈贵华 王昕 +1 位作者 王振雷 钱锋 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期1790-1796,共7页

乙烯裂解深度的建模与控制对于裂解炉的实时优化具有重要意义。针对石脑油原料组分复杂、油品特性波动大等状况,采用模糊核聚类对石脑油数据库进行最优划分,建立最小二乘支持向量机的多模型,对于最小二乘支持向量机中模型的参数选取,利... 乙烯裂解深度的建模与控制对于裂解炉的实时优化具有重要意义。针对石脑油原料组分复杂、油品特性波动大等状况,采用模糊核聚类对石脑油数据库进行最优划分,建立最小二乘支持向量机的多模型,对于最小二乘支持向量机中模型的参数选取,利用差分进化算法进行参数寻优,提高了模型的精度和泛化能力。通过对现场数据的建模实验,结果表明:基于模糊核聚类的乙烯裂解深度最小二乘支持向量机多模型跟踪性能良好,预测精度较高。 展开更多

关键词 乙烯裂解深度 模糊核聚类 最小二乘支持向量机 多模型建模

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WSNs基于非均匀分区成簇的多跳路由协议 被引量：1

9

作者 陈笑 祁荣宾 +1 位作者 钱锋 Huaglory Tianfield 《自动化仪表》 CAS 北大核心 2012年第8期18-23,共6页

针对无线传感器网络中节点能量有限和能量空洞问题,提出了一种基于优化簇半径的非均匀分区成簇多跳路由算法(UZCMR)。在分簇时充分考虑节点的能量和地理位置,通过"逐层分区"的方法将整个网络以Sink为中心划分成若干个区域。... 针对无线传感器网络中节点能量有限和能量空洞问题,提出了一种基于优化簇半径的非均匀分区成簇多跳路由算法(UZCMR)。在分簇时充分考虑节点的能量和地理位置,通过"逐层分区"的方法将整个网络以Sink为中心划分成若干个区域。每个区域中的节点通过最优簇半径进行分簇,同时使用参数使靠近Sink节点的簇的规模小于远离Sink节点的簇,并采用了最小通信代价的多跳路由。试验表明,与低功耗自适应集簇分层型(LEACH)协议相比,UZCMR形成的簇首分布均匀,有效均衡了节点能量消耗,缓解了能量空洞问题,显著延长了网络生命周期,也扩大了协议的适用规模。 展开更多

关键词 无线传感器网络(WSN) 低功耗自适应集簇分层型(LEACH) 协议 能量消耗 SINK节点 多跳路由协议

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基于改进K均值聚类及其距离修正的睡眠分期方法 被引量：7

10

作者 于莹 王蓓 +1 位作者 马家睿 王行愚 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2020年第S01期269-273,共5页

针对原始K均值聚类算法的局限性,设计了一种改进的K均值聚类算法,结合不同睡眠阶段的特性,实现睡眠阶段的自动分期。首先,针对原始K均值选取初始聚类中心的随机性,基于密度和距离两项指标来选取初始聚类中心,使得初始聚类中心的选择更... 针对原始K均值聚类算法的局限性,设计了一种改进的K均值聚类算法,结合不同睡眠阶段的特性,实现睡眠阶段的自动分期。首先,针对原始K均值选取初始聚类中心的随机性,基于密度和距离两项指标来选取初始聚类中心,使得初始聚类中心的选择更加合理,从而提高算法的稳定性;其次,选用高斯核函数作为聚类中心更新时的权值,减少离群点对中心的影响;然后,根据不同睡眠状态的特征,设计了分步聚类处理方式;最后,定义了距离修正系数对K均值聚类的结果加以修正,使其聚类结果更符合实际睡眠状态变化规律。将改进算法分别在来自不同数据集的睡眠数据上进行了测试,比原始K均值聚类有显著提升,且更贴近人工判读,能够为睡眠状态分析提供可行的辅助判读方式。 展开更多

关键词 K均值聚类 睡眠分期 距离修正 脑电信号 分步聚类处理

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乙烯裂解炉炉管出口温度控制系统设计及应用 被引量：8

11

作者 牟金善 王昕 +1 位作者 王振雷 钱锋 《计算机与应用化学》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期90-94,共5页

乙烯裂解炉炉管出口温度控制系统中存在着多变量耦合情况,导致在实际生产中很难实现对各组炉管温度的精确控制。针对这种情况,本文提出了一种基于可逆解耦策略和内模PID控制原理的多变量控制系统设计方案。文中首先介绍乙烯裂解炉的结构... 乙烯裂解炉炉管出口温度控制系统中存在着多变量耦合情况,导致在实际生产中很难实现对各组炉管温度的精确控制。针对这种情况,本文提出了一种基于可逆解耦策略和内模PID控制原理的多变量控制系统设计方案。文中首先介绍乙烯裂解炉的结构,并对其工作原理和生产的工艺流程作了简单说明;其次根据现场得到的数据并进行滤波,去趋势项等处理,运用预报误差算法(PEM)进行系统辨识,建立了过程的多变量输入输出模型;再次,介绍了可逆解耦方法的基本原理和实现过程,并针对辨识得到的模型,采用该方法设计系统的解耦环节。它可以避免采用传统解耦方法时的复杂运算过程,能够较为快捷地得到解耦参数矩阵。最后,针对解耦后的被控系统设计控制器。由于内模控制具有结构简单,控制性能良好等特点,本文中采用内模控制原理设计带滤波器形式的PID控制器,并给出了滤波系数等相关参数值。同时,对模型存在失配的情况和模型匹配时采用传统单回路控制策略的情况,以及不对系统解耦而直接设计PID控制器进行控制的情况分别进行仿真,并比较了仿真结果。分析表明,系统解耦后,对其控制时的静态误差消除时间大大缩短,动态性能得到改善,从而实现了对裂解炉炉管出口温度快速准确控制的要求,说明了该方案的有效性。 展开更多

关键词 裂解炉 多变量系统辨识 系统解耦 IMC-PID

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乙烯装置碳二加氢反应器动态建模与控制 被引量：9

12

作者 王飞 罗娜 +1 位作者 蒋达 钱锋 《计算机与应用化学》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期85-89,共5页

乙烯装置碳二加氢反应过程是乙烯工艺流程中非常重要的一个环节,本身具有复杂性,现场装置的反应过程和实验室的机理研究有很大出入,同时碳二加氢反应非常灵敏,且处于生产流程的中部,可变的操作条件较少,精确操作比较困难。因而对碳二加... 乙烯装置碳二加氢反应过程是乙烯工艺流程中非常重要的一个环节,本身具有复杂性,现场装置的反应过程和实验室的机理研究有很大出入,同时碳二加氢反应非常灵敏,且处于生产流程的中部,可变的操作条件较少,精确操作比较困难。因而对碳二加氢反应过程的研究是目前国内乙烯装置技术改造的一个重要内容。本文基于乙烯装置中碳二加氢反应过程机理,采用HYSYS流程模拟软件建立了加氢反应器的稳态和动态模型。通过对模拟结果与实际工业过程数据的对比表明,模型的误差在5%以内,能够满足工业过程建模的要求。同时,本文对碳二加氢反应器的常规PID控制方案进行了测试,针对反应器进料温度的变化和氢炔比的变化,分析了反应器的动态响应,讨论了不同进料工况下的操作条件对反应过程的影响。结果表明,碳二加氢反应器控制方案在反应条件变化时是稳定的,可以用于指导实际生产。 展开更多

关键词 流程模拟 碳二加氢 动态建模

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基于精英克隆选择的粒子群优化算法研究与应用 被引量：3

13

作者 年笑宇 王昕 +1 位作者 王振雷 钱锋 《计算机与应用化学》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期5-9,共5页

粒子群算法(PSO)是一种基于迭代的智能算法,具有较好的全局搜索能力,但局部搜索能力较弱。针对粒子群算法容易陷入局部最优不足这一问题,本文提出了一种精英克隆选择的方法。该算法在基本粒子群算法的基础上保留了种群中的若干个精英粒... 粒子群算法(PSO)是一种基于迭代的智能算法,具有较好的全局搜索能力,但局部搜索能力较弱。针对粒子群算法容易陷入局部最优不足这一问题,本文提出了一种精英克隆选择的方法。该算法在基本粒子群算法的基础上保留了种群中的若干个精英粒子,然后将这些精英粒子进行克隆复制,并将复制之后的粒子进行变异操作,再将变异之后的粒子与变异前的粒子进行亲和度的比较,保留下来亲和度提高的粒子并替换之前适应值较差的粒子,通过这种方式增强了种群的多样性,从而避免了粒子陷入局部最优的问题。此外,本文引入了新的改进惯性权重的机制,根据粒子位置和速度的情况自适应地改变惯性权重,这样避免了粒子盲目运动,更有针对性的寻找最优解。对4个高维复杂函数寻优测试,分别从平均精度和标准差这两方面进行分析,结果表明改进之后的算法在寻优精度和稳定性方面都超过了基本PSO,从仿真图像中可以看出改进之后的算法在迭代末期跳出了局部最优更接近全局最优值。最后将这种改进的算法应用到优化乙烯、丙烯的收率模型中,应用结果表明当裂解原料属性发生改变时,本文提出的算法可以很快完成对操作变量的寻优,显著提高了"双烯"收率。 展开更多

关键词 精英克隆选择 粒子群(PSO) 变异

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基于Aspen Plus的蒸汽透平网络模拟和优化 被引量：2

14

作者 马琳瑛 赵亮 +1 位作者 李泽秋 钱锋 《计算机与应用化学》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期100-104,共5页

针对乙烯装置蒸汽管网用能过程中存在的不合理现象,采用Aspen Plus化工流程软件对其中的蒸汽透平网络进行了模拟和优化。通过对单个透平的模拟,分析了透平抽汽量、进汽温度和排汽压力等操作条件的变化对透平效率的影响。在此基础上模拟... 针对乙烯装置蒸汽管网用能过程中存在的不合理现象,采用Aspen Plus化工流程软件对其中的蒸汽透平网络进行了模拟和优化。通过对单个透平的模拟,分析了透平抽汽量、进汽温度和排汽压力等操作条件的变化对透平效率的影响。在此基础上模拟了蒸汽透平网络,并以透平抽汽量为自变量、透平网络总进汽量为目标变量,通过MATLAB-Aspen Plus接口工具箱使用粒子群优化算法(PSO)对其进行操作参数优化。采用智能算法,避开了因在.Aspen Plus中设置过多约束作为设计规定而导致模型不易收敛的不足;对于约束条件的处理,通过对不满足约束的粒子加以惩罚来实现。优化结果表明,在满足透平输出功率以及低等级管网蒸汽用量需求的前提下,通过合理分配各透平的抽汽量能够有效地降低透平网络超高压蒸汽(SS)消耗量,优化后的透平网络可减少超高压蒸汽用量0.6吨/小时。 展开更多

关键词 蒸汽透平 透平网络 ASPEN PLUS 粒子群优化算法

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一种非线性过程监控方法 被引量：3

15

作者 杨正永 王昕 王振雷 《计算机与应用化学》 CAS CSCD 北大核心 2013年第10期1131-1134,共4页

实际工业过程都具有非线性等特征。传统的监控方法有将降维后的非线性数据映射到高维线性空间再进行数据处理,实现过程的监控。本文是在一种否定选择算法的基础上,首先利用最大方差展开(MVU)方法对正常高维数据进行降维,再利用否定选择... 实际工业过程都具有非线性等特征。传统的监控方法有将降维后的非线性数据映射到高维线性空间再进行数据处理,实现过程的监控。本文是在一种否定选择算法的基础上,首先利用最大方差展开(MVU)方法对正常高维数据进行降维,再利用否定选择算法直接对降维后的多维非线性数据建立"超球体群"模型,实现对过程的监控,保证工业过程的平稳运行。仿真实验是基于TE模型进行的,仿真结果表明该方法较传统方法及其他改进方法具有更好的监控能力,说明了该方法的有效性。 展开更多

关键词 非线性 否定选择算法 最大方差展开(MVU)方法 超球体群

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