DCS控制系统中先进控制技术的应用分析

王春涵

摘要：DCS系统也叫集散控制系统，是一种以计算机为核心的自动化控制系统，在工业生产中有着广泛的应用。而目前高速发展的社会对于工业生产水平也提出了更高的需求，因此将先进控制技术应用到DCS系统中，以提升DCS系统的自动化控制能力，对于提升工业生产水平有着至关重要的作用。基于此，本文对于DCS系统中先进控制技术的应用进行了研究。

关键词：DCS系统;先进控制技术;应用

引言：先进控制技术是一种基于动态性原则的控制技术。先进控制技术以数学模型为理论基础，通过对数学模型的模拟和控制实现对控制对象的实际控制。先进控制技术最大的优势就是其动态性，先进控制技术可根据外界环境的变化实时的对控制对象进行适应性调整，以保证控制对象始终处于高效运行的状态。目前我国的工业生产DCS系统中先进控制技术已有一定的应用规模，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系统中应用先进控制技术的必要性

1.1 信息集成

现代社会是信息化的社会，信息化的时代对于工业生产也造成了一定程度的影响，工业生产中的信息量大幅飙升，对于信息处理水平和信息处理效率的要求也随之水涨船高。以往的DCS系统的单一化的信息處理能力已无法适应现代工业生产对于信息处理的需求，而先进控制技术中的动态化控制则可以较好的处理实时变化的大量信息，因此，将先进控制技术引入DCS系统中，对于强化DCS系统的信息处理能力和提升工业生产效率有着至关重要的作用。

1.2过程控制质量

DCS系统的过程控制质量是非常重要的一个指标，对于企业的产品质量和生产效益有着直接的影响。对于企业来说，提升生产过程中的过程控制质量指标，对于企业的生存发展有着至关重要的作用。而先进控制技术中的动态控制可以根据生产环境的变化对DCS系统进行动态调整，这种方式可以提升DCS的过程控制质量标准，因此在DCS系统中引入先进控制技术是提升企业在市场中的生存和竞争能力的关键所在。

2.先进控制技术在DCS系统中的应用方式

2.1自适应控制

自适应控制的核心是自校正调节器，自校正调节器由可调控制器、参数估计器、参数计算系统和控制对象四部分构成。在对DCS系统进行实时控制时，参数估计器用于估计所控制对象的运行参数，并通过参数计算系统将结果计算出来，再由可调控制器根据计算的结果对控制对象的运行状态进行控制。以上是一个控制循环过程，这个循环过程会每隔一段时间循环一次，检查所得参数是否符合控制对象的运行过程，当所得参数不适用于控制对象当前的运行过程时，将重新执行上述的运算——控制步骤，实现对控制对象运行过程的重新控制，这也是先进控制技术的动态性控制的原理。

3.智能控制

通常来说，智能控制共有两层，分别为神经网络和专家系统。

3.1神经网络

先进控制技术中的神经网络具有非常多的优点，如开放型强、自我学习能力强、并行计算能力强等，下面介绍一种使用CMAC神经网络的DCS控制系统控制蒸汽室温度的实现方式：首先根据预先设定的指和蒸汽输出装置实际的输出温度来计算符合工业生产辅导最佳蒸汽温度;其次使用CMAC神经网络中的传感器对蒸汽室内的温度进行检测通过对检测结果和预期结果的比对实现对蒸汽室温度的调节。有时这种调节方式也会出现错误，但神经网络的优势在于自我学习能力，通过对错误参数的收集核对自身计算流程的优化实现对参数控制准确率的提升，从而保证所计算的参数符合工业生产的预期需求。

3.2专家系统

专家系统是一种由存储在数据库和互联网知识库中的已知的经验进行判断的方式，数据库和互联网知识库中存储的经验和判断方式是经过反复验证的正确结论，基于这些正确的结论，先进控制技术在进行判断时也可以得出准确率较高的结果。这种搭载有专家控制系统的DCS控制系统可以实现对用户咨询的解答，当用户对搭载有专家系统的DCS提出问题时，DCS会检索数据库中是否有现有问题，如果没有则可以连接到互联网，从互连网的知识库中获取相关的问题，如果互联网知识库中也不存在，则DCS的推理系统会根据数据库和知识库中对用户问题匹配度最高的问题和结论对用户的问题进行推理，并将结果反馈给用户，这种工作方式也因此得名专家系统。专家系统不仅可以用于解答用户的问题，当工业生产的某个环节出现问题时，搭载有专家系统的DCS可根据数据库中的结论或推理系统推理出应对方案，并实现对生产环节中问题的自动处理和自动修复，在保障工业生产顺利进行的同时解放人力劳动。

3.3预测控制

预测控制是根据已有的控制对象的运行参数等条件，对控制对象在未来一段时间内的运行状态进行预测，从而实现提前控制和问题预防，避免生产环节中问题的发生。预测控制的核心是动态矩阵，控制对象的各种运行参数都会存储在动态矩阵中，动态矩阵通过所存储的数据对控制对象未来的运行状态进行预测，同时动态矩阵还具备自我矫正能力，可以保证所预测的结果与真实的结果的一致性。

4.软测量控制

软测量控制是指通过收集控制对象的各种运行物理参数，如温度、压力等，通过这些参数制定出与控制对象相符合的数学模型，通过对数学模型的模拟控制得到控制对象实际的控制结果。在测量一些难以测量的参数时，这种软测量技术便可以发挥作用，而对于容易测量的参数，软测量也可以保证测量结果的准确性。

5.结论

将先进控制技术应用于DCS控制系统中，对于提升企业的生产效率有着非常大的帮助，可以实现生产过程肥高效化、自动化和智能化。本文对先进控制技术在DCS中的应用进行了研究，在DCS系统中应用先进控制技术，对于提升工业生产中的信息处理效率和产品质量的提升都有很大帮助。先进控制技术在DCS中的应用方式有自适应控制、智能控制、预测控制和软测量控制四种。实际上先进控制技术在DCS中的应用非常复杂，本文受篇幅限制，难以进行充分的研究，期待本文的研究成果能够为后续的研究提供参考。

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