论文标题：Economic Optimization in the Non-Steady-State Periodic Orbitunder Zone Model Predictive Control for the Chemical Process: ACase Study of a Heavy-Oil Fractionator

作者列表：

（1） 万  鑫 中国石油大学（北京） 信息科学与工程学院 自动化系 博17

（2） 罗雄麟 中国石油大学（北京） 信息科学与工程学院 自动化系

发表期刊：Industrial & Engineering Chemistry Research（SCI, JCR-Q1, IF=3.573 (2019)）

原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.iecr.1c01168

简介

在 EMPC 框架内的优化策略中，系统的状态最终会稳定到一个平衡点。但是，在均衡点取得较好的经济效益是有前提的，即系统的最优经济点与均衡点相同。因此，当 EMPC 处理最优经济点不能作为均衡点的场景时，这种将状态驱动到均衡点的控制策略可能无法获得更好的经济效益。为了克服这个限制，我们采用周期性的轨道优化策略来获得更好的经济效益。本文的主要贡献如下：首先，我们分析了区域控制系统中最优经济点与稳态范围的空间关系。同时解释了将最优经济点转换为最优经济稳态点的局限性。其次，设计了非稳态经济优化策略并给出了实现方法。

摘要

本文在区域控制框架内提出了一种基于非稳态优化策略的经济优化策略。本文首先分析了经典稳态优化策略的局限性。通过稳态可行域与区域控制目标的空间位置关系，解释了制约经济优化绩效提高的障碍。其次，本文介绍了基于切换控制的区域控制策略，将系统的状态空间划分为两个独立的空间进行单独设计。当系统在区域控制目标之外时，采用区域模型预测控制策略，使系统能够进入区域控制目标。当系统进入区域控制目标时，可以通过该策略始终保持在优化模式。我们采用跟踪模型预测控制策略，使系统可以跟踪这个周期轨道。通过SHELL模型对优化策略进行数值模拟，仿真结果表明，周期性轨迹可以降低系统的经济损失。

具体实现

1.以非稳态策略代替稳态策略

2. 根据最优工作点位置确定轨道区间

3. 根据综合指标设计周期轨道

4. 设计两阶段切换策略

5. 第一阶段：区间控制

6. 第二阶段：跟踪控制

7. 系统整体结构

仿真案例

实验结果

1. 基于周期轨道的优化策略能够在区间控制框架下对闭环系统的经济效益进行提升。

2. 在本案例中，随着优化周期的增大，经济效益能够不断地被改善。但是随着周期的增大，经济效益提升的效果在逐渐变小，因此在具体实现中应当结合实际情况综合考虑。

作者简介

罗雄麟，博士。现任中国石油大学（北京）教授、博士生导师、自动化专业（教育部高等学校特色专业）负责人、控制科学与工程（博士一级）学科负责人，校学术委员会委员、校学位委员会委员。北京人工智能学会理事会常务理事、北京自动化学会理事会常务理事。控制理论与过程控制、化工系统工程、机器学习学者。科研工作涉及控制理论及应用、过程控制工程、过程系统工程和机器学习等，同时长期从事炼油化工过程软测量仪表与先进控制、过程流程模拟与实时优化等技术开发与工程应用工作。