DCS控制系統中先進控制技術的應用分析

王春涵

摘要：DCS系統也叫集散控制系統，是一種以計算機為核心的自動化控制系統，在工業生產中有著廣泛的應用。而目前高速發展的社會對于工業生產水平也提出了更高的需求，因此將先進控制技術應用到DCS系統中，以提升DCS系統的自動化控制能力，對于提升工業生產水平有著至關重要的作用。基于此，本文對于DCS系統中先進控制技術的應用進行了研究。

關鍵詞：DCS系統;先進控制技術;應用

引言：先進控制技術是一種基于動態性原則的控制技術。先進控制技術以數學模型為理論基礎，通過對數學模型的模擬和控制實現對控制對象的實際控制。先進控制技術最大的優勢就是其動態性，先進控制技術可根據外界環境的變化實時的對控制對象進行適應性調整，以保證控制對象始終處于高效運行的狀態。目前我國的工業生產DCS系統中先進控制技術已有一定的應用規模，并取得了一定的成效，降低了控制成本，提升了控制效率。

1.DCS系統中應用先進控制技術的必要性

1.1 信息集成

現代社會是信息化的社會，信息化的時代對于工業生產也造成了一定程度的影響，工業生產中的信息量大幅飆升，對于信息處理水平和信息處理效率的要求也隨之水漲船高。以往的DCS系統的單一化的信息處理能力已無法適應現代工業生產對于信息處理的需求，而先進控制技術中的動態化控制則可以較好的處理實時變化的大量信息，因此，將先進控制技術引入DCS系統中，對于強化DCS系統的信息處理能力和提升工業生產效率有著至關重要的作用。

1.2過程控制質量

DCS系統的過程控制質量是非常重要的一個指標，對于企業的產品質量和生產效益有著直接的影響。對于企業來說，提升生產過程中的過程控制質量指標，對于企業的生存發展有著至關重要的作用。而先進控制技術中的動態控制可以根據生產環境的變化對DCS系統進行動態調整，這種方式可以提升DCS的過程控制質量標準，因此在DCS系統中引入先進控制技術是提升企業在市場中的生存和競爭能力的關鍵所在。

2.先進控制技術在DCS系統中的應用方式

2.1自適應控制

自適應控制的核心是自校正調節器，自校正調節器由可調控制器、參數估計器、參數計算系統和控制對象四部分構成。在對DCS系統進行實時控制時，參數估計器用于估計所控制對象的運行參數，并通過參數計算系統將結果計算出來，再由可調控制器根據計算的結果對控制對象的運行狀態進行控制。以上是一個控制循環過程，這個循環過程會每隔一段時間循環一次，檢查所得參數是否符合控制對象的運行過程，當所得參數不適用于控制對象當前的運行過程時，將重新執行上述的運算——控制步驟，實現對控制對象運行過程的重新控制，這也是先進控制技術的動態性控制的原理。

3.智能控制

通常來說，智能控制共有兩層，分別為神經網絡和專家系統。

3.1神經網絡

先進控制技術中的神經網絡具有非常多的優點，如開放型強、自我學習能力強、并行計算能力強等，下面介紹一種使用CMAC神經網絡的DCS控制系統控制蒸汽室溫度的實現方式：首先根據預先設定的指和蒸汽輸出裝置實際的輸出溫度來計算符合工業生產輔導最佳蒸汽溫度;其次使用CMAC神經網絡中的傳感器對蒸汽室內的溫度進行檢測通過對檢測結果和預期結果的比對實現對蒸汽室溫度的調節。有時這種調節方式也會出現錯誤，但神經網絡的優勢在于自我學習能力，通過對錯誤參數的收集核對自身計算流程的優化實現對參數控制準確率的提升，從而保證所計算的參數符合工業生產的預期需求。

3.2專家系統

專家系統是一種由存儲在數據庫和互聯網知識庫中的已知的經驗進行判斷的方式，數據庫和互聯網知識庫中存儲的經驗和判斷方式是經過反復驗證的正確結論，基于這些正確的結論，先進控制技術在進行判斷時也可以得出準確率較高的結果。這種搭載有專家控制系統的DCS控制系統可以實現對用戶咨詢的解答，當用戶對搭載有專家系統的DCS提出問題時，DCS會檢索數據庫中是否有現有問題，如果沒有則可以連接到互聯網，從互連網的知識庫中獲取相關的問題，如果互聯網知識庫中也不存在，則DCS的推理系統會根據數據庫和知識庫中對用戶問題匹配度最高的問題和結論對用戶的問題進行推理，并將結果反饋給用戶，這種工作方式也因此得名專家系統。專家系統不僅可以用于解答用戶的問題，當工業生產的某個環節出現問題時，搭載有專家系統的DCS可根據數據庫中的結論或推理系統推理出應對方案，并實現對生產環節中問題的自動處理和自動修復，在保障工業生產順利進行的同時解放人力勞動。

3.3預測控制

預測控制是根據已有的控制對象的運行參數等條件，對控制對象在未來一段時間內的運行狀態進行預測，從而實現提前控制和問題預防，避免生產環節中問題的發生。預測控制的核心是動態矩陣，控制對象的各種運行參數都會存儲在動態矩陣中，動態矩陣通過所存儲的數據對控制對象未來的運行狀態進行預測，同時動態矩陣還具備自我矯正能力，可以保證所預測的結果與真實的結果的一致性。

4.軟測量控制

軟測量控制是指通過收集控制對象的各種運行物理參數，如溫度、壓力等，通過這些參數制定出與控制對象相符合的數學模型，通過對數學模型的模擬控制得到控制對象實際的控制結果。在測量一些難以測量的參數時，這種軟測量技術便可以發揮作用，而對于容易測量的參數，軟測量也可以保證測量結果的準確性。

5.結論

將先進控制技術應用于DCS控制系統中，對于提升企業的生產效率有著非常大的幫助，可以實現生產過程肥高效化、自動化和智能化。本文對先進控制技術在DCS中的應用進行了研究，在DCS系統中應用先進控制技術，對于提升工業生產中的信息處理效率和產品質量的提升都有很大幫助。先進控制技術在DCS中的應用方式有自適應控制、智能控制、預測控制和軟測量控制四種。實際上先進控制技術在DCS中的應用非常復雜，本文受篇幅限制，難以進行充分的研究，期待本文的研究成果能夠為后續的研究提供參考。

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