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华 北 电 力 大 华 北 电 力 大 学 硕 士 学 位 论 文 第 一 章 绪 论 课 题 研 究 的背 景 和 意 义 在 工 业 过 程 自动 控 制 领 域 ， 科 研 和 工 程 技 术 人 员 关 注 比较 多 的 是 如 何 针 对 特 定 的 对 象 设 计 控 制 策 略 和 控 制 器 参 数 ， 以达 到 某 种 控 制 目的 。 该 领 域 的 研 究 也 相 对 成 熟 ， 从 一 般 的 PID 控 制 ， 到 针 对 复 杂 系 统 的 先 进 控 制 ，如 最 优 控 制 ， 非 线 性 控 制 、 自适 应 控 制 等 ，用 以满 足 现 代 工 业 生 产 对 产 品 质 量 和 生 产 效 率 的 高 、精 要 求 。但 是 ， 随 着 生 产 过 程 控 制 回 路 数 量 和 复 杂 程 度 的 提 高 ， 控 制 系 统 的 性 能 评 价 问题 也 凸 现 出 其 重 要 性 ; 而 在 理 论 和 技 术 层 面 上 ，对 控 制 系 统 的 性 能 进 行 具 体 地 分 析 和 评 价 ， 进 而 给 出 具 体 的 量 化 指 标 也 是 可 行 的 。 一 方 面 ，据 统 计 ，在 所 有 的 工 业 控 制 器 中 ，有 多 达 60 % 的 控 制 器 存 在 控 制 性 能 差 的 问 题 川 ， 加 之 如 今 的 工 业 控 制 系 统 中 ， 控 制 回 路 的 数 量 庞 大 ， 完 全 靠 人 工 检 查 和 维 护 ， 将 会 是 非 常 繁 重 的 工 作 。 如 果 能 够 采 用 某 些 自动 化 技 术 对 这 些 控 制 回 路 的 运 行 情 况 进 行 检 测 、分 析 ，使 维 修 人 员 更 有 针 对 性 的 对 某 些 控 制 回 路 进 行 检 查 维 护 ， 无 疑 会 大 大 提 高 工 作 效 率 ， 降 低 生 产 成 本 。 另 一 方 面 ，随 着 D C S 控 制 系 统 的 发 展 应 用 ， “海 量 ”的 工 业 过 程 数 据 得 以 获 得 和 保 存 ， 这 些 数 据 包 含 控 制 过 程 的 大 量 有 用 的 信 息 ， 他 可 以 成 为 工 程 师 获 取 信 息 的 可 靠 来 源 。 当 然 ， 除 了 以 上 两 个 方 面 ， 更 重 要 的 是 需 要 一 种 高 效 、 实 用 的 方 法 ， 使 得 工 程 师 能 够 从 日 常 运 行 数 据 中 提 取 出 对 控 制 性 能 分 析 有 用 的 信 息 ， 进 而 评 价 控 制 系 统 性 能 的 好 坏 。 2 课 题 研 究 现 状 :2 1 理 论 及 应 用 研 究 对 控 制 系 统 性 能 检 测 和 评 价 ( eo ntro l perform an ee m o n itorin g/assessm en t， e P M /e P A ) 方 法 的 研 究 可 追 溯 到 上 个 世 纪 六 、 七 十 年 代 ，人str6m [2]、D ev R IE s [3]等 人 做 了 奠 基 性 的 研 究 ， 而 此 后 这 一 领 域 相 对 比 较 沉 寂 。 19 89 年 H arris[4]提 出 了 基 于 最 小 方 差 基 准 的 控 制 系 统 性 能 评 价 方 法 ， 他 利 用 时 间 序 列 分 析 技 术 从 单 输 入 单 输 出 ( 515 0 ) 过 程 控 制 系 统 的 日常 输 出序 列 中 分 析 、挖 掘 出 “反 馈 不 变 项 ” 的 适 当 表 达 形 式 ， 随 后 把 它 作 为 性 能 评 价 的 基 准 来 对 实 际 系 统 进 行 评 估 。 H arris的 这 项 研 究 之 所 以 具 有 里 程 碑 似 的 意 义 是 因 为 他 为 控 制 性 能 评 价 领 域 标 出 了研 究 的 方 向和 框 架 。 华 北 华 北 电 力 大 学 硕 士 学 位 论 文 也 正 因 为 此 ， 使 得 对 该 领 域 的研 究 重 新 活 跃 起 来 。主 要 表 现 在 : 理 论 方 面 ， D esb orou gh ls][ 6]等 人 提 出 了标 准 化 的 性 能 指 标 ， 并 将 其 应 用 于 单 变 量 反 馈 控 制 和 反 馈 一前 馈 复 合 控 制 系 统 ，H u an g 等 [7]又 将 其 推 广 到 了 带 有 前 馈 一反 馈 的 多 变 量 控 制 系 统 ; K o 和 E d g arls]将 单 回 路 反 馈 控 制 系 统 的 性 能 评 价 推 广 的 另 一