MIMO智能解耦控制算法及其在精馏塔上的应用研究的开题报告

MIMO智能解耦控制算法及其在精馏塔上的应用研究

的开题报告

一、研究背景及意义

在化工领域，精馏塔是一种重要的分离设备，常被用于混合气体、

液体、固体的分离。传统的精馏塔控制方法是采用PID等经典控制算法，但这种方法存在着控制精度低、响应速度慢等问题。在过去的几十年里，一些新型控制方法被应用于精馏塔的控制中，如自适应控制、神经网络

控制、模糊控制等。而MIMO智能解耦控制算法则是近年来出现的一种

新型控制方法，具有优异的控制性能，因此引起了广泛的关注。

二、研究目的及内容

本研究的目的是探究MIMO智能解耦控制算法在精馏塔中的应用，

并验证其在控制精度和响应速度等方面的优势。具体而言，本研究将针

对精馏塔的控制问题，将MIMO智能解耦控制算法进行分析和研究，并

在Matlab/Simulink等软件的支持下进行模拟仿真，最终得到相应的控制结果。

三、研究方法及步骤

本研究采用如下研究方法和步骤：

1. 文献综述：对传统精馏塔控制方法及MIMO智能解耦控制算法进

行调研和分析，掌握相关理论知识和最新进展。

2. 模型建立：建立精馏塔的动态数学模型，并选定相应的控制目标。

3. 控制算法设计：设计基于MIMO智能解耦控制算法的精馏塔控制

方案，并对其进行理论分析和仿真验证。

4. 仿真验证：在Matlab/Simulink等软件环境中，进行精馏塔控制系统的仿真实验，测试MIMO智能解耦控制算法的控制精度和响应速度等

性能。

5. 结果分析：分析仿真结果，比较MIMO智能解耦控制算法和传统

控制方法的优劣性，并对控制方案进行优化改进。

6. 实验验证：设计实验方案，对MIMO智能解耦控制算法在实际工

业精馏塔中的控制效果进行验证。

四、预期成果

本研究的预期成果如下：

1. 建立了基于MIMO智能解耦控制算法的精馏塔模型，并对其进行

仿真验证。

2. 验证了MIMO智能解耦控制算法在精馏塔控制中的有效性和优势。

3. 分析了MIMO智能解耦控制算法和传统控制方法的优劣性，并提

出改进方案。

4. 在实际工业精馏塔中验证了MIMO智能解耦控制算法的控制效果。

五、研究计划

本研究的预计时间为一年，具体的研究计划如下：

第一阶段（1-3个月）：文献调研、掌握精馏塔控制基本理论知识。

第二阶段（4-6个月）：建立精馏塔的动态数学模型，并选定相应的控制目标。

第三阶段（7-9个月）：设计基于MIMO智能解耦控制算法的精馏塔控制方案，并进行理论分析和仿真验证。

第四阶段（10-11个月）：对仿真结果进行分析和总结，并对控制方案进行优化改进。

第五阶段（12个月）：设计实验方案，对MIMO智能解耦控制算法在实际工业精馏塔中的控制效果进行验证。

多变量解耦控制方法

多变量解耦控制方法 随着被控系统越来越复杂，如不确定性、多干扰、非线性、滞后、非最小相位等，需要控制的变 量往往不只一个，且多个变量之间相互关联，即耦合，传统的单变量控制系统设计方法显然无法满足要求，工程中常常引入多变量的解耦设计 ．．．．．．．．。其思想早在控制科学发展初期就已形成，其实质是通过对一个具有耦合的多输入多输出控制系统，配以适当的补偿器，将耦合程度限制在一定程度或解耦为多 个独立的单输入单输出系统。其发展主要以Morgan于1964年提出的基于精确对消的全解耦状态空间法 ．．．．．．．． 及Rosenbrock于20世纪60年代提出的基于对角优势化的现代频率法 ．．．．．为代表，但这两种方法都要求被控 该方法是将补偿器逐个串入回路构成反馈，易于编程实现。从解耦的角度看，类似三角解耦，但其补偿器的确定方法并不明确，不能实现完全解耦。 4)奇异值分解法 包括奇异值带域法和逆结构正则化法。主要是先绘制开环传递函数的奇异值图，采用主增益、主相位分析法，或者广义奈氏定理来确定主带域与临界点的关系，从而判别系统的鲁棒稳定性，特别适于无法特征分解或并矢分解的系统。它是近年来普遍使用的方法之一。 此外，还有一些比较成功的频率方法，包括相对增益法、逆曲线法、特征曲线分析法。以上解耦方法中，补偿器严重依赖被控对象的精确建模，在现代的工业生产中不具有适应性，难以保证控制过

程品质，甚至导致系统不稳定。即使采用这些方法进行部分解耦或者单向解耦，也不能实现完全解耦， 而且辅助设计的工作量很大，不易实现动态解耦。 1.2自适应解耦控制 的解耦、控制和辨识结合起来，以此实现参数未知或时变系统的在线精确解耦控制。它的实质是 ．．．．．将耦合项视为可测干扰，采用自校正前馈控制的方法，对耦合进行动、静态补偿，对补偿器的参数进行寻 优。它是智能解耦理论的基础，适于时变对象。对于最小相位系统，自适应解耦控制采用最小方差 ．．．．控． 制律 ．．可以抑制交联，对于非最小相位系统，它可采用广义最小方差控制律，只要性能指标函数中含有耦合项，就可达到消除耦合的目的，但需求解Diophantine方法，得到的解往往是最小二乘解。附加静 (1) (2) (3) 域响应曲线进行学习训练来消除耦合影响，从而使广义对象成为无耦合或耦合程度较小的系统后，再 对解耦后的回路单独设计控制器。 目前，神经网络解耦已经初步取得成果。文献[9]采用神经网络逆系统方法，成功地实现了磁悬浮开关径向力的动态解耦；文献[10]提出了一种基于神经网络PID控制的、可用于带耦合时延的多变量解耦控制方法，实现了定值跟踪控制；文献[11]针对一类多变量仿射非线性系统，采用动态神经网络进行建模，利用解析法对复合后的伪线性系统进行内模控制，补偿了系统的建模误差，具有良好的闭环鲁棒稳定性。文献[12]采用神经网络PID控制算法，在线整定比例、积分和微分参数，较好地消除了除氧器水位与出口压力之间的耦合影响，实现了对除氧器水位系统的解耦控制。

计算机解耦控制系统装置

第 3 章解耦控制系统 3.1多变量解耦控制系统概述 3.2解耦控制理论 3.3解耦控制方法与设计 3.3.1 解耦控制系统分类及解耦方法 3.3.2 解耦控制方案 3.3.3 解耦控制中的问题 3.4解耦控制算法 3.5几种先进解耦控制理论的介绍 3.1 多变量解耦控制系统概述 工业生产过程中的被控对象往往是多输入多输出系统(MIMO ,如冶金工业中的钢坯加 热炉的多段炉温，轧机中的厚度与板型；电力工业中发电机组的蒸汽压力与温度；石化工业中的精馏塔顶部产品流量和成分、底部产品流量和成分；国防工业中的飞行控制、风动稳定段总压和试验段马赫数等，都是需要控制而又是彼此关联的量。多变量系统的控制就是调整被控系统的多个输入作用使系统输出达到某些指定的目标。 在实际的工业过程中，常常遇到的多变量系统具有不确定性，也就是系统的某些参数位置或时变或受到未知的随机干扰。因此，现代工业过程本身就是是一个复杂的变化过程，在现代化的工业生产中，为了达到指定的生产要求，不断出现一些较复杂的设备或装置。然而，这些设备或装置的本身所要求的被控制参数往往较多，相应的，决定和影响这些参数的原因也不止一个。随着生产规模的不断扩大化，对控制的要求也越来越高。而且，在一个生产过程中，要求控制的变量以及操作往往不止一对，需要设置的控制回路也不止一个。因此，必须设置多个控制回路对该种设备进行控制。由于控制回路的增加，往往会在它们之间造成相互影响、相互干扰的作用。因此大多数工业过程控制是一个相互关联的多输入多输出过程。在这样的过程中，一个输入将影响到多个输出，而一个输出也将受到多个输入的影响。也即系统中一些控制回路的输入信号对其它回路的输出都有影响，而一些回路的输出又会受到其 它输入的作用。如果将一对输入输出称为一个控制通道，则在各通道之间存在相互作用，我们把这种输入与输出间、通道与通道间复杂的相互影响与相互作用的因果关系称为过程变量或通道间的耦合。由此看来，要想一个输入只去控制一个输出几乎不可能，这就构成了“耦合”系统。由于耦合关系，往往使系统难于控制、性能很差。为了获得满意的控制效果，必须对多变量系统实现解耦控制。 解耦控制是多变量系统控制的有效手段。对于确定的的线性多变量系统可以采取对角矩阵法、状态变量法、相对增益分析法、特征曲线分析法等进行解耦控制，也就是通过解耦补偿器的设计，使解耦补偿器与被控对象组成的广义系统的传递函数矩阵是对角矩阵，从而把一个有耦合影响的多变量系统，化成多个无耦合的单变量系统。 多变量系统的解耦控制问题，早在30年代末就已提出，但直到1969年才由E.G.吉尔 伯特比较深入和系统地加以解决。随后，现代控制理论进入迅猛发展阶段，为解耦控制的发展提供了极为强有力的理论支撑。于是，各种解耦理论如雨后春笋般涌现出来，自20 世纪至今最为著名的有三大解耦理论，分别是：基于Morgan 问题的解耦控制，基于特征结构配置的解耦控制和基于H空的解耦控制理论。 在过去的几十年中，有两大系列的解耦方法占据了主导地位。其一是围绕Morgan 问题的一系列状态空间方法，这种方法属于全解耦方法。这种基于精确对消的解耦方法，遇到被控对象的任何一点摄动，都会导致解耦性的破坏，这是上述方法的主要缺陷。其二是以罗森布洛克(H.H.Rosenbrock) 为代表的现代频域法，其设计目标是被控对象的对角优势化而非对角化，从而可以在很大程度上避免全解耦方法的缺陷，这是一种近似解耦方法。 目前国外研究多变量解耦系统的方法主要有两种：一是利用状态空间的反馈方法来实现解耦；而是利用现代频率法的所谓对角线优势，籍助于逆奈奎斯特判据来设计解耦控制系统。

(完整版)精馏塔开题报告

DN700甲醇精馏塔设计 一、甲醇精馏塔设计的背景与意义 精馏塔是化工工业中广泛使用，是分离工艺中的重要设备。而精馏是甲醇生产的重要后处理工序，在甲醇生产中占据重要的位置。甲醇精馏塔是精馏的核心设备，它与产品质量回收率消耗定额三废排放及处理等方面密切相关甲醇精馏塔既可采用板式塔，也可采用填料塔。近年来，我国精馏塔内件技术有了长足发展，如高效导向筛板、新型垂直筛板、新型导向浮阀塔板及新型规整填料等技术开始被广泛采用[1]。 甲醇精馏装置是甲醇生产的重要处理工序，其能耗占甲醇生产总能耗20%左右。甲醇精馏技术的好坏直接关系到精甲醇的质量；先进、节能、高效的精馏装置，对降低成本、节能降耗、提高产品竞争力和企业经济效益起到重要的作用。 加强对甲醇精馏塔的研究与改进，不断满足化学工业的要求，达到低成本、低耗能、节能环保、绿色高效等要求，有利于我国化学工业科学快速的发展，不断赶上国际以及发达国家的脚步，提升自己的竞争实力。 二、国内外对本课题的研究现状 现阶段，国内外的研究聚焦于新型高效性能塔板的开发及工业应用；塔板设计、开发更趋于科学化的方向。在填料塔研究方面，不断研究新型、高效的填料来提高填料塔的效能。随着时代的发展，国内外对精馏塔的研究更趋向于经济、安全、高效、清洁方向发展，推动精馏设备的前进与发展。 2.1精馏塔的发展 从精馏设备的历史发展来看，精馏技术与石油、化学加工工业的发展是相辅相成、相互刺激、共同进步的发展关系。精馏技术的任何进步，都会极大刺激化学加工工业的技术发展，同样在石油、化学加工工业发展的每一个历史阶段都会对精馏设备技术提出更高的要求。 ①.阶段一：20～50年代 ●1920年，有溢流的泡罩塔板开始应用于炼油工业，开创了一个新的炼油时代 ●泡罩塔板对设计水平要求不高、对各类操作的适应能力强、对操作控制要求低等特性在当时被认为 是无可替代的板型 ●Rachig环填料塔主要应用于较小直径的无机分离塔设备中，同时也开发了Pall环，标志着现代乱 堆填料的诞生 ②.阶段二：50～70年代 ●消除放大效应的研究：AIChE研究 ●浮阀塔板的开发

精馏塔控制与节能优化研究综述

精馏塔控制与节能优化研究综述 摘要：本文综述了精馏塔控制与节能优化的研究现状、方法、成果和不足，总结了目前存在的主要问题和挑战，为今后的研究提供了指导。引言：精馏塔是一种用于分离液体混合物的设备，广泛应用于化工、石油、食品等领域。精馏塔的控制与节能优化对于提高产品质量、降低能源消耗和企业经济效益具有重要意义。本文将重点探讨精馏塔的控制策略、节能技术及其研究进展与不足。 精馏塔控制策略是实现高效分离的关键，可分为以下几类： 控制模型：常见的控制模型包括质量传递模型、热量传递模型和动力学模型等。这些模型通过建立塔内各物料之间的传递关系，实现对精馏塔的优化控制。 控制器：控制器是实现控制策略的核心部件，包括PID控制器、模糊控制器、神经网络控制器等。这些控制器可根据控制模型对塔内物料进行实时监测与控制。 优化设计：优化设计主要包括对精馏塔结构的优化以及控制参数的优化。通过对塔内构件进行改进，提高传热、传质效率，降低能耗。

节能技术是实现精馏塔高效运行的关键，以下为几种常见的节能技术：热回收：通过回收塔顶或塔底的热能，将其用于预热或冷却进料或产品，从而提高能源利用率。 制冷技术：采用先进的制冷技术，如吸收式制冷、吸附式制冷等，降低塔内物料的能耗。 新能源：利用太阳能、生物质能等新能源对精馏塔进行供能，实现能源的可持续利用。 近年来，精馏塔控制与节能优化领域的研究取得了一定的进展。在控制策略方面，研究人员通过建立更为精确的控制模型和采用先进的控制器，提高了精馏塔的控制性能。在节能技术方面，热回收、制冷技术和新能源等技术的应用，降低了精馏塔的能源消耗。 然而，目前的研究还存在一些不足。控制策略的研究大多针对特定精馏塔进行，缺乏普适性的研究。节能技术的应用尚处于初步阶段，其与控制策略的结合尚需进一步探讨。 本文综述了精馏塔控制与节能优化的研究现状、方法、成果和不足。虽然现有的研究在控制策略和节能技术方面取得了一定的进展，但仍存在一些不足之处，如缺乏普适性的研究以及节能技术与控制策略结

精馏塔控制和节能优化研究综述

精馏塔控制和节能优化研究综述 摘要：精馏过程是一个复杂的传质传热过程，表现为过程变量多，被控变量多，可操纵的变量也多，过程动态和机理复杂。作为化工生产中应用最广的分离过程，精馏也是耗能较大的一种化工单元操作。但在实际生产中，为了保证产品合格，精馏装置操作往往偏于保守，操作方法以及操作参数设置往往欠合理，过分离普遍存在。精馏过程消耗的能量绝大部分并非用于组分分离,而是被冷却水或分离组分带走。因此,精馏过程的节能潜力很大，收效也极为明显。本文简单介绍了精馏原理，针对精馏塔控制和节能优化展开了深入的研究分析，结合本次研究，发表了一些自己的建议看法，希望可以对精馏塔控制以及节能优化起到一定的参考和帮助，提高精馏塔控制和节能优化有效性。 关键词：精馏塔；控制；节能优化 前言：通过对精馏塔的研究过程中发现，在精馏的过程中，会消耗较多的能源，热力学的效率也会出现很大程度的降低，因此，对于化工行业来说，当前困扰着我国化工行业很多专家的一个难题。在一般的情况下，精馏塔的设计会很大程度上的影响着资源的消耗情况，好的精馏塔结构将为化工省下大量资源，有效提高行业经济效益，降低精馏成本，由此可见，对精馏塔的研究和分析具有非常积极的意义。 1、精馏原理介绍 精馏操作属于化工生产行业中较为常见的处理流程之一，其需要将混合物体内部液体部分、气体部分进行接触操作，使相关物质在固定条件下进行反应。常规状态中，物质会在逆向流动、全面接触前提下逐渐开始反应流程，使液相内部轻组分快速进入气相内部，气相完成重组分操作，最终进入液相内部。精馏本质属于传质活动，会导致热量不断传导，最终达成反应目标。在压力恒定环境下，独立组分液体沸腾会持续产生加热效果，但温度却始终维持原有状态。多组分液体会同样会在沸腾阶段持续加热，但温度会发生对应变化。恒定压力会使溶液气

空频块码(SFBC)的DSP设计与实现的开题报告

空频块码(SFBC)的DSP设计与实现的开题报告 一、选题背景 空频块码（Space Frequency Block Code，SFBC）是一种多天线技术，通过将不同天线发射的不同数据流相互交织，并在空域（空间）和 频域交叉编码传输，以提高通信的可靠性和速率。SFBC技术已经被广泛应用于4G LTE、5G NR等无线通信标准中。 数字信号处理（DSP）是实现SFBC编解码算法的关键技术之一。本课题旨在设计和实现一个高效的SFBC编解码器，用于支持高速无线通信。具体而言，将开发一个基于FPGA的SFBC编解码器，其中包含的DSP算法包括：多通道数据交织、多通道FFT变换、码位交叉等。 二、研究目标和意义 该课题旨在设计和实现一个高效、低延迟、低功耗的SFBC编解码器，为无线通信系统的实际应用提供技术支持。研究目标和意义包括： 1.设计一个高效的SFBC编解码器，实现多通道数据交织、多通道FFT变换、码位交叉等关键DSP算法。完成编解码器的性能评估，验证 其在无线通信中的可靠性和速率。 2.通过对比不同FPGA芯片的性能指标，选择合适的芯片作为设计平台。研究优化算法、硬件结构设计和采用流水线、并行处理等技术手段，实现最佳的性能和功耗比。 3.将设计的SFBC编解码器部署于现有的物理层通信系统中，比较其与其他编码器的实际通信性能和计算资源消耗情况。为未来5G和6G无 线通信系统的开发提供有价值的参考。 三、拟解决的关键问题 在设计和实现SFBC编解码器的过程中，需要解决如下关键问题：

1.多通道数据交织算法：由于SFBC需要将不同天线发送的数据流相互交织，实现多通道数据交织算法是实现SFBC技术的关键之一。 2.多通道FFT变换算法：SFBC需要在频域对数据流进行交织和编码，实现多通道FFT变换算法是实现SFBC技术的关键之一。 3.码位交叉算法：SFBC需要在空域对数据流进行交织和编码，实现码位交叉算法是实现SFBC技术的关键之一。 4.算法优化和硬件结构设计：为了实现高效、低延迟和低功耗的SFBC编解码器，需要针对特定的FPGA芯片进行算法优化和硬件结构设计。 四、研究内容和任务 本课题的主要研究内容和任务包括： 1.研究SFBC编解码算法及其实现方法，包括多通道数据交织、多通道FFT变换、码位交叉等关键算法。 2.通过对比不同FPGA芯片的性能指标，选择合适的芯片作为设计平台。进行FPGA硬件资源的优化和设计，包括时钟频率、存储器和DSP 资源等。 3.针对实际应用场景，对算法进行进一步优化，设计复杂度较低且 高效的算法结构，采用流水线、并行处理等技术手段，提高系统的吞吐 量和性能。 4.设计和实现SFBC编解码器的硬件结构，包括数据输入模块、数据交织模块、FFT模块、码位交叉模块、输出模块等。 5.针对具体应用场景，对设计的SFBC编解码器进行性能测试和功能验证，并与其他编码器进行比较，分析其优缺点。 五、研究方案和方法 1.理论分析：对SFBC编解码的基本原理进行深入分析及研究，探讨其在实际应用中的设计和实现原则。

MIMO感知网络中多主用户的干扰对齐算法研究的开题报告

MIMO感知网络中多主用户的干扰对齐算法研究的开 题报告 一、选题背景 在现代通信系统中，为了满足更高的数据传输速率和更低的误码率 要求，多天线技术被广泛应用于无线通信系统中。多输入多输出（MIMO）技术是其中的主要技术之一。MIMO技术通过利用空间多样性来增加信道容量，并且可以提高系统的性能和可靠性。然而，在多用户的MIMO系 统中，多个用户之间互相干扰，影响了系统的性能。因此，解决多用户 干扰成为MIMO研究的一个重要课题。 在MIMO通信中，由于某些用户同时传输有干扰信号，干扰成为系 统中主要的问题之一。因此，研究如何有效地减小或消除干扰成为了MIMO技术研究的一个重要方向。针对多用户干扰问题，近年来提出了许多解决方案，其中干扰对齐算法成为了其中比较经典的算法。 二、研究目的 本次研究的目的是对干扰对齐算法在MIMO感知网络中的应用进行 探究。通过对干扰对齐算法的研究，能够实现多用户之间干扰的有效减 小或消除，从而提高系统性能和可靠性。同时，研究得出可行的干扰对 齐算法方案，能够为MIMO技术的发展提供有力支撑。 三、研究内容 本次研究的主要内容包括以下两个方面： 1. 针对多用户干扰问题，研究干扰对齐算法的基本原理和应用场景。通过对干扰对齐算法进行深入研究，了解其在MIMO系统中的应用。 2. 基于干扰对齐算法，设计适用于MIMO感知网络中多主用户的干 扰对齐算法方案。通过实验对比，对算法的实际性能进行评估和优化。

四、研究方法 1. 理论分析：通过对多用户的干扰问题进行分析和建模，研究干扰 对齐算法的基本原理和应用场景。 2. 设计方案：结合干扰对齐算法的特点，设计适用于MIMO感知网 络中多主用户的干扰对齐算法方案。 3. 仿真实验：通过仿真实验验证所设计算法的性能，并对算法进行 优化。 五、研究预期成果 1. 对干扰对齐算法在MIMO感知网络中的应用进行深入研究。 2. 设计适用于MIMO感知网络中多主用户干扰对齐的算法方案，评 估算法的实际性能和优化算法。 3. 为MIMO技术的发展提供有力支撑。 六、研究计划 1. 阶段一（1个月）：对干扰对齐算法在MIMO感知网络中的基本 原理和应用场景进行深入研究，理论分析多用户的干扰问题和影响。 2. 阶段二（2个月）：以干扰对齐算法为基础，设计适用于MIMO 感知网络中多主用户干扰对齐的算法方案，构建仿真环境，开展实验研究。 3. 阶段三（1个月）：对实验结果进行评估和优化，分析实验数据，总结分析。 4. 阶段四（1个月）：完成论文撰写，撰写技术报告，进行论文答辩。 七、参考文献 [1] 杨婕，张艳玲. 多天线干扰对齐技术研究综述[J]. 计算机科学，2016，43（5）：1-4.

多联式空调系统控制计算机仿真研究.doc

多联式空调系统控制计算机仿真研究 1基于模型的多联机控制算法优化 多联机控制系统改进的瓶颈是完善模糊控制算法需要大量的实验，并且针对特定系统的实验结果对于结构复杂多样的多联机并不具有通用性，重复开发工作量大。因此，需要开发多联机动态仿真分析平台，在此平台基础上开发复杂扰动和调节因素下多联机动态性能分析技术，通过开发独立解耦的控制策略降低控制系统的复杂程度，开发基于MIMO结构的自适应控制系统。采用MIMO结构的控制系统可以提高控制策略和控制算法的通用性，实现多联机系统的节能运行。在前期多联式空调系统稳态仿真和动态仿真模型开发的基础上，开发出基于系统仿真的多联式空调系统优化与控制优化的设计平台和设计流程，可以进行控制策略与控制算法的设计与优化. 2多联机智能控制器的开发与验证 根据上述多联式空调系统智能解耦控制策略的研究与分析，本项目开发了多联式空调系统的控制器，并对所开发的多联式空调系统及其控制器进行了性能测试。采用了智能自适应控制算法的多联机调节响应时间迅速，达到预定目标的时间可以控制在2min以内，有助于多联机性能的提高。 3结语与展望 多联式空调系统的控制是影响其运行能效的关键，针对现有基于实验的多联机控制器开发流程和SISO控制结构的不足，本文提出了基于计算机仿真的多联机控制器优化设计流程，提出了基于MIMO结构的多联机控制策略和自适应控制算法，经过仿真实验表明，所开发的多联机智能控制器能够快速响应并调整

系统的控制参数（压缩机转速、膨胀阀开度），使得系统的状态参数（蒸发压力、过热度）迅速达到设定目标。上述结果表明，计算机仿真为实现多联式空调系统的控制策略的优化提供了便捷而有效的工具。

MIMO系统中信道估计技术研究的开题报告

MIMO系统中信道估计技术研究的开题报告 一、研究背景 多输入多输出（MIMO）系统是近年来无线通信领域的研究热点之一，由于其在无线传输中能够显著提高频谱效率和系统容量，因此在现代通 信系统中得到了广泛应用。MIMO系统需要精准而快速的信道估计技术，以此来提高系统性能和减小误码率。 二、研究意义 信道估计是MIMO系统中的一个关键技术，其准确性和速度直接影 响到接收机的性能。在现有的研究中，大多数信道估计算法针对单天线 的情况设计，而对于MIMO系统中的信道估计，其算法具有更高的复杂 性和更大的误差。 因此，对于MIMO系统中的信道估计技术进行深入的研究具有重要 的意义，可以在实际应用中提高无线传输的效率和系统性能，实现更快 更稳定的数据传输。 三、研究内容 1. MIMO系统中的信道估计技术研究现状分析。 2. 基于最小二乘法、最小均方误差法、最大似然法等算法的信道估 计原理介绍。 3. 针对MIMO系统中信道矩阵的特征和相关性，设计一种适用于MIMO系统中的信道估计算法。 4. 对所提出的算法进行性能分析和模拟，与现有算法进行比较分析，验证其在MIMO系统中的优越性。 四、研究方法

本研究将采用深入分析、理论推导和仿真实验相结合的方法进行研究。 首先，对MIMO系统中信道估计技术的研究现状进行详细分析和比较，了解目前研究方向和存在的问题。 其次，着重分析MIMO系统中信道矩阵的特性和相关性，提出一种适用于MIMO系统的信道估计算法，并推导出其数学模型。 最后，通过仿真实验验证所提出算法的性能和可行性，并进行与现有算法的比较分析，验证所提算法的优越性。 五、预期成果 本研究通过深入研究MIMO系统中信道估计技术的现状及问题，提出一种适用于MIMO系统的信道估计算法，并验证其在性能和可行性上的优越性，预期达到以下成果： 1.深入分析MIMO系统中的信道估计技术，并全面比较各种算法的优缺点。 2.提出一种适用于MIMO系统中的信道估计算法，并基于数学模型和仿真实验验证其性能和可行性。 3.通过验证算法的优越性，为MIMO系统中信道估计的发展和实际应用提供理论和技术支持。 六、研究计划 本研究共计12个月，按月份划分计划如下： 第1~2个月：对MIMO系统中信道估计技术现状及问题进行深入分析和研究，了解相关知识和算法的优缺点。 第3~4个月：基于最小二乘法、最小均方误差法、最大似然法等算法的信道估计原理介绍，为后续研究提供理论支持。 第5~6个月：分析MIMO系统中的信道矩阵的特性和相关性，提出适用于MIMO系统的信道估计算法，并推导出其数学模型。

西门子MPC在流浆箱控制中的应用

西门子MPC在流浆箱控制中的应用 周海君;王孟效;邹伟 【摘要】采用成熟的先进控制策略优化流浆箱的控制是造纸行业自动化系统的一项重要课题,本文基于西门子DCS系统中集成的、针对小型MIMO对象的多变量模型预测控制功能块MPC(Model Predictive Control),探索其在气垫式流浆箱控制中的应用.应用过程和结果表明,对于气垫式流浆箱,集成式的MPC可以在较低的投入成本下实现很好的控制效果,该方案具有较高的推广应用价值. 【期刊名称】《中国造纸》 【年(卷),期】2015(034)005 【总页数】7页(P52-58) 【关键词】流浆箱;多变量预测控制;PCS 7;西门子 【作者】周海君;王孟效;邹伟 【作者单位】北京电子科技职业学院,北京,100176;陕西科技大学,陕西西 安,710021;西门子(中国)有限公司,北京,100112 【正文语种】中文 【中图分类】TS736 在制浆造纸过程的自动化项目进程中,对于流浆箱的控制方案无疑是最为关键的,一方面是从工艺来看，流浆箱是整个抄纸过程的基石,另一方面从控制来看,流浆箱的控制难度是整个制浆造纸自控系统中少数的几大难题之一。 气垫式流浆箱的控制之所以难,是因为其总压和液位之间存在严重的耦合,尤其在纸

机车速高于300 m/min的使用环境下,普通的通过两个单PID回路来分别控制总压和液位的方式不仅不能使回路进入稳态,更不能满足控制要求。所以,目前流浆箱的控制算法基本上都是围绕着解耦来开展的,各种先进控制理论和解耦算法的结合,形成了自适应解耦控制、仿人智能解耦控制、神经网络解耦控制和模糊解耦控制等多种多样的方案[1-2]。 这些控制方案在目前的气垫式流浆箱控制中得到了广泛的应用,但如何更进一步地提高控制精度、更灵活地适应车速或设备工作状态变化,这些问题的解决方法都是建立在复杂的模型分析和数学计算基础之上的,较高的应用门槛让工程公司和用户望而却步。更现实的问题在于,无论是DCS(集散控制系统)还是PLC(可编程逻辑控制系统),编程实现这些算法都非常困难。一个可行方案是增加一个独立的 APC(Advanced Process Control, 先进过程控制)工作站来处理这些复杂的数学计算,但考虑到实施成本和维护成本,很少有企业乐于付诸实际[3]。 在目前所有的APC控制策略中,MPC(Model Predictive Control,模型预测控制)是应用最为广泛和成功的一种,很多成熟的MPC产品也已经在各行各业得到了应用,例如美国的DMC、法国的PFC等,国内也出现不少针对行业的MPC算法,例如水泥、钢铁行业等。在这种大环境下,西门子PCS 7系统以功能块的形式实现MPC 的简易实现方案，更以低成本、低门槛的优势得到用户的欢迎。基于此,本文介绍PCS 7系统中的MPC功能块在气垫式流浆箱中的应用。 1.1 APC简介 APC是先进过程控制(Advanced Process Control)的简称,是对那些不同于常规单回路PID控制、并具有比常规PID控制更好控制效果的控制策略的统称,其主要用来处理那些采用常规控制效果不好、甚至无法控制的复杂工业过程控制问题。诸如模型预测控制、史密斯预估控制等都属于APC的范畴。与普通的PID相比,APC 有以下主要特点：

精馏技术研究进展与工业应用

精馏技术研究进展与工业应用 一、本文概述 精馏技术是一种重要的化工分离过程，广泛应用于石油、化工、制药、食品等多个领域。随着科技的不断进步和工业的快速发展，精馏技术的研究和应用也取得了显著的进展。本文旨在全面综述精馏技术的研究进展与工业应用，包括新型精馏技术、精馏过程优化与控制、精馏设备的设计与改进等方面，以期为推动精馏技术的进一步发展提供有益的参考和借鉴。 本文将介绍精馏技术的基本原理和分类，阐述其在工业生产中的重要性和地位。然后，重点介绍近年来精馏技术的研究进展，包括新型精馏技术如共沸精馏、萃取精馏、反应精馏等的研究进展，以及精馏过程优化与控制技术的研究现状。还将对精馏设备的设计与改进进行概述，包括新型精馏塔、填料、热交换器等设备的研究与应用。 本文将总结精馏技术在工业应用中的成功案例和存在的问题，并提出相应的建议和展望。通过本文的综述，旨在为相关领域的研究人员、工程师和管理人员提供全面的精馏技术信息，推动精馏技术的不断创新和发展，为工业生产的进步和可持续发展做出贡献。 二、精馏技术的研究进展

精馏技术作为一种重要的分离和提纯工艺，在化工、石化、制药、食品等多个领域都有广泛的应用。近年来，随着科学技术的不断进步，精馏技术的研究也在不断深入，取得了显著的进展。 在精馏过程模拟与优化方面，研究者们借助先进的计算流体力学（CFD）技术和人工智能（AI）算法，对精馏塔内的流体流动、传质传热等过程进行精细化模拟，以优化塔内操作条件，提高分离效率和产品质量。这些模拟技术不仅可以预测精馏塔的性能，还可以指导塔内设备的设计和改进。 新型精馏技术的研究与应用也取得了显著成果。其中，包括萃取精馏、共沸精馏、反应精馏等多种新型精馏技术。这些技术针对不同的物质特性和分离要求，通过引入萃取剂、改变操作压力或温度等方式，有效提高了精馏过程的分离效果和能效。 随着环保意识的日益增强，绿色精馏技术的研究与应用也逐渐成为热点。研究者们通过改进精馏过程，减少能源消耗和废弃物排放，实现精馏过程的绿色化。例如，采用热集成技术、能量回收技术等，可以有效提高精馏过程的能源利用效率，减少对环境的影响。 精馏技术在新能源领域的应用也取得了重要突破。随着可再生能源的快速发展，如生物质能、太阳能等，精馏技术在这些领域的应用也逐渐增多。例如，利用精馏技术从生物质中提取生物燃料，可以实

混合神经解耦极点配置控制器及其应用

混合神经解耦极点配置控制器及其应用 J. Henriques, A. Dourado 摘要 提出一种将循环动态神经网络整合到极点配置的混合控制结构。该神经网络拓补包含了一个修正过的循环Elman网络，以获得所要控制对象的动态学，通过计时运算法则使用一个缩短的逆传播作为在线执行的相位学习。模拟一个普通非线性状态空间系统时，神经模型的每一次步进，被线性化而产生一个离散线性时变状态空间模型。神经模型一旦线性化，就可以应用一些良好的已建的标准控制策略。本工作里解耦极点配置控制器的设计被看成是首要的，其与网络的在线学习结合得到了一种自调整适应的控制方案。实验室三箱系统收集的试验结果证实了所提方法的生存力和效果。 关键词：混合方法，循环神经网络，极点配置，解耦，多变量适应控制。 1．导论 过去十年的自动控制变革被描述为两个派别的对抗：一种基于解析代数方法，而另一种是基于来自人工智能的信息处理工具。两者都推动发展了复杂，非线性，几乎无法模型化的过程的控制系统。解析代数这一派，使用线性的非线性的严格方法，建立了一连贯知识体系，但仍然无法解决当不可能获得足够精确的过程和扰动模型时的问题。而另一派，基于神经网络和模糊系统，发展了大量的方法和结构有效的解决了一些困难问题，但所引来的知识体系缺乏一致性，系统性和一般性。 越来越明显的是，只要这两派联合将带来自动控制科学和技术的新领域。近年来，一些研究以包含混合的观念把两者整合起来。例如，Cao等人[3]提出了一种方法，利用了模糊逻辑和现代控制理论的结合来分析和设计复杂控制系统，以独特的数学结构包含了定性和定量的认识（引入鲁棒控制理论和线性非确定系统观念去分析和设计模糊控制系统，稳定性分析时用到了李亚普诺夫定理）。Shaw和Doyle【14】通过在一个IMC结构上线性化输入输出，对MIMO系统以及预测控制使用了神经控制。Wang和Wu【19】在极点分配问题中用到了反馈增益矩阵的神经估计。Jagannathan和Lewis【8】在辨认误差方程的映射非线性函数中用神经网络对付非线性辨认任务。Fuh和Tung【7】通过Popov-Lyapunov方法研究模糊控制系统的鲁棒稳定性，把模糊系统转化为具有不确定性和非线性的Lur系统。Lygeros 【10】对混合系统提出了一个框架，扩充技术来自模糊系统和常规适应控制。Tanaka等人【18】在特征根配置时用到了具有模糊状态反馈的Takagi-Sugeno模糊模型，获得了模糊校正器和模糊观测器，这是用线性矩阵不等式和李亚普诺夫定理系统地设计的。至于这个工作的顺序，Ma等人【11】提出并证明了控制器－观测器合成的模糊分离原理。Chen和Chang 【4】以模糊的方法再想变化模式控制，获得了继承了两者优点的混合控制器。 本文旨在对这个方向作出贡献。这里提出一种控制结构，其结合了具有自调整能力的循环Elman神经网络模型，Elman网络可以理解为一个非线性的状态空间模型，所以这种以建模为目的的拓补网络的使用在控制领域是极其自然的。在每一操作点，经过线性化神经模型而获得一个标准的线性离散状态空间模型。从而合成了一个极点配置和解耦的状态反馈控制器，得出一个适应控制方案。为评估其潜在性，混合控制方案用于一个非线性多变量的三箱系统。 本文是这样组织的。在章节2，给出用于模拟对象的修正Elman型RNN。在第3章节，解决极点配置控制器和解耦器的综合。在章节4简要介绍实验室三箱系统并且给出一些实验结果以展示所提方法的效果。最后，章节5是一些结论。 2 用Elman网络进行系统辨识

多变量解耦控制方法研究

本科毕业设计论文 题目多变量解耦控制方法研究 专业名称 学生姓名 指导教师 毕业时间

毕业 一、题目 多变量解耦控制方法研究 二、指导思想和目的要求 通过毕业设计，使学生对所学自动控制原理、现代控制原理、控制系统仿真、电子技术等的基本理论和基本知识加深理解和应用；培养学生设计计算、数据处理、文件编辑、文字表达、文献查阅、计算机应用、工具书使用等基本事件能力以及外文资料的阅读和翻译技能；掌握常用的多变量解耦控制方法，培养创新意识，增强动手能力，为今后的工作打下一定的理论和实践基础。 要求认真复习有关基础理论和技术知识，认真对待每一个设计环节，全身心投入，认真查阅资料，仔细分析被控对象的工作原理、特性和控制要求，按计划完成毕业设计各阶段的任务，重视理论联系实际，写好毕业论文。 三、主要技术指标 设计系统满足以下要求： 每一个输出仅受相应的一个输入控制，每一个输入也仅能控制相应的一个输出。 四、进度和要求 1、搜集中、英文资料，完成相关英文文献的翻译工作，明确本课题的国内 外研究现状及研究意义；（第1、2周） 2、完成总体设计方案的论证并撰写开题报告；（第 3、4周） 3、分析控制系统解耦；（第5、6周） 4、应用前馈补偿法进行解耦；（第7、8周） 5、应用反馈补偿法进行解耦；（第9、10周） 6、利用MATLAB对控制系统进行仿真；（第11周） 7、整理资料撰写毕业论文； （1）初稿；（第12、13周）

（2）二稿；（第14周） 8、准备答辩和答辩。（第15周） 五、主要参考书及参考资料 [1]卢京潮.《自动控制原理》，西北工业大学出版社，2010.6 [2]胡寿松.《自动控制原理》，科学2008，6出版社，2008.6 [3]薛定宇.陈阳泉，《系统仿真技术与应用》，清华大学出版社，2004.4 [4]王正林.《MATLAB/Simulink与控制系统仿真》，电子工业出版社，2009.7 [5]刘豹.《现代控制理论》，机械工业出版社，2004.9 [6]古孝鸿.周立群.线性多变量系统领域法[M].上海:上海交通大学出版社,1990. [7]李帆.不确定系统的解耦控制与稳定裕度分析[D].西安:西北工业大学,2001. [8]柴天佑.多变量自适应解耦控制及应用[M].北京:科学出版社,2001. [9]张晓婕.多变量时变系统CARMA模型近似解耦法[J].中国计量学院学报,2004,15(4):284-286. 学生指导教师系主任