第四章d智能控制.pptVIP

专家控制系统的典型结构 4.3.1专家控制 直接型专家控制器的结构 间接型专家控制器的结构 乙烯精馏塔优化专家系统 专家系统功能：通过专家系统决策, 选择最优操纵变量的值, 使过程始终处于最优状态。 对于乙烯精馏塔, 当工艺操作条件发生变化时, 其操作点位置亦要相应改变, 这样才能保证生产处于最优状态。 优化目标函数是在能耗允许的情况下, 使乙烯回收率最大。 乙烯精馏塔优化专家系统组成 知识库、数据库、推理机构、解释部分和知识获取等五部分组成。 4.3.1专家控制系统应用实例 4.3.1专家控制系统应用实例 乙烯精馏塔优化专家系统  (1) 机理模型知识 : 这是在优化模型基础上, 根据模型中各个变量之间的相互关系以及变化趋势来取得一部分模型知识, 这对专家系统寻优是至关重要的。 (2) 实践经验知识 : 对于精馏塔的常规操作, 人们已积累了相当丰富的经验。 从有经验的工程师以及有关参考文献中, 都可以获得这部分知识。 (3) 机理模型仿真知识 : 通过模型的优化计算, 可以总结出一些优化结论, 这对于建立专家系统也是不可缺少的。 1. 知识库的建立 4.3.1专家控制系统应用实例 知识表述 乙烯塔优化专家系统的知识表述, 采用产生式规则 ( IF-THEN 规则) 的形式来表达有关优化过程的专门知识, 共有七条规则。 能判断乙烯塔进料流量、进料组成以及产品乙烯浓度发生变化时的最优操纵变量的选择。 规则的基本形式如下 : IF (前提事实成立) THEN (结论成立) 4.3.1专家控制系统应用实例 规则1 如果：进料流量不变化时 则 : 可以通过控制乙烯产品采出量 D 与 F 的比值以及回流比 R , 使系统稳定运行。 其控制关系如公式 : 4.3.1专家控制系统应用实例 规则2： 如果 : 进料乙烯浓度 xF 和产品乙烯浓度 xD 同时变化时 则 : 可以通过控制 D 与 F 的比值以及回流比 R , 使系统稳定运行。 其控制关系如右 : 4.3.1专家控制系统应用实例 2. 数据库的建立 在乙烯精馏塔优化专家系统的数据库中存放的是乙烯精馏塔的一些操作数据。 支持该专家系统推理的信息源有以下两类 : (1) 目标函数 以乙烯精馏塔产品乙烯回收率最大为目标。 (2) 在线信息 乙烯精馏塔优化专家系统将引进计算机实时数据采集通道, 通过此通道, 将一些重要的参数信息采入到该数据库中来, 对实现乙烯回收率β最优是重要的, 这些在线信息有 : F、 xF、 D、 xD、 R 以及中间再沸器热量 QS和塔底再沸器热量QB。 4.3.1专家控制系统应用实例 3. 推理机构 核心部分, 这里采用正向推理的事实驱动规则,即是由原始数据出发, 按一定策略, 运用知识库中专家系统的事实, 推断出结论的方法, 其详细的推理步骤是 : 1 推理机构用存放在数据库中的事实与知识库中规则的前提进行匹配。 为此首先是将知识库中的一条规则的前提事实取出来, 而后看这些前提事实是否都在数据库中, 若不在, 则进行下一条规则的匹配; 若在, 则这条规则匹配成功。 2 把匹配成功的规则的结论部分的事实作为新的事实加到数据库中去。 3 再用更新后的数据库中的新有事实, 重复上述12两步, 如此反复进行直到得到结论为止。 4.3.1专家控制系统应用实例 4. 解释部分 为了能解释系统的推理内容, 便于人们理解与接受, 用计算机语言编码人机对话的解释程序, 存入计算机以形成解释部分。 本专家系统的解释部分是用 FORTRAN 语编写的程序, 负责对推理给出必要的解释。 可以解释下列四方面的问题 : 1 试用成功的规则是哪些? 2 应控制哪些变量? 3 优化结果如何? 4 操纵变量的值是多少? 解释过程是采用屏幕显示以及打印机打印方式。 4.3.1专家控制系统应用实例 设乙烯精馏塔的初始稳态值为 : xF0=73.56%(mol), F0=3098.43 kmol/h, (D/F)0=0.4269, QB0=16.380X106kJ/h, QS0=12.949X106kJ/h, R0=4.6391, xD0=99.95% (mol) , β0=0.5871 。 约束条件 : 0.9995≤ xD≤1 , 0≤QB≤QBmax , 0＜QS≤QSmax 4.3.1专家控制系统应用实例 进料乙烯浓度 xF 变化 在保证产品符合质量指标的前提下 , 随着进料中乙烯浓度增加 , 其乙烯回收率亦有所增加 , 其变化趋势与常规优化值比较见表 ： 4.3.1专家控制系统应用实例 进料流量的变化 进料流量 F 的变化也会影响到乙烯的回收率 。 由于加热