[00386318]炼油工业过程先进控制理论研究与产业化应用

根据英国石油公司(BP公司)统计，炼油及化工行业是世界各国国民生产总值平均比重最大的行业。另据中国石化报统计，中国炼油工业产能仅次于美国位居世界第二。中国炼油及化工已占国民生产总值的比重超过15％，已经成为国民经济战略性支柱。通过系统优化与控制提高炼油工业过程运行的安全性与平稳性是控制科学与工程领域中重要的科学问题。由于不确定性、非线性、时间滞后和系统故障等复杂因素影响，系统的分析和设计是长期以来最具挑战的前沿问题。项目组在国家科技计划重点项目等支持下，历经10余年研究，以智能学习方法为工具，从复杂系统多重自由度控制角度，取得了一系列成果。 1)创立了混合优化建模理论，建立了最小二乘法辨识与智能工具优化的非线性模型框架，攻克了非线性先进控制器设计难题，创建了解析收敛的迭代学习控制律方法； 2)建立了线性迭代递推优化的非线性预测控制理论，揭示了稳态和暂态性能分别由工作点和控制器收敛因子决定的本质，给出了基于阶跃响应与非线性优化的建模思想和预测函数控制器设计的理论体系； 3)建立了新的模型处理思想和控制器设计理论。创建了具有状态与过程跟踪误差同时调节的控制器参数调整方法，攻克了兼顾过程控制系统的跟踪性能与抗干扰性能的难题； 4)创立了“非最小化模型变换”的预测控制理论体系，首创通过基于包含误差的非最小化状态空间模型设计预测控制器，可在控制器的设计过程中规范过程跟踪误差与状态变化来调节过程的响应，提高控制精度，改善动态性能； 5)创立了解耦控制器设计新理论。攻克了解耦控制器非零极点对消的难题，揭示了闭环系统鲁棒性稳定的充分条件。 课题组共授权国家发明专利34项，发表SCI论文52篇，其中10篇代表性论文SCI总他引227次，4篇论文入选ESI高被引论文，1篇论文入选ESI热点论文。论文得到10余位美/加等国家院士、20余位IFAC/IEEE Fellow的正面引用和评价。在代表性论著所在期刊当年Web of Science数据库被引次数排名中，6篇论文列前30％，4篇前20％。依托理论开发的相关技术自2001年开始在三大油公司(中石油、中石化、中海油)及中化集团20余家企业200多套大型炼油化工生产装置成功应用，覆盖千万吨炼油、百万吨乙烯等装置。每套装置年经济效益百万以上，共创造了数十亿元的经济效益。