论文标题：Redundancy Analysis for Zone Target Multivariable ControlSystem

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级

（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

（3） 陈 波 中国石油大学（北京）信息科学与工程学院 自动化系博17级

发表期刊：Asian Journal of Control（SCI, JCR-Q2）

原文链接：https://doi.org/10.1002/asjc.2651

简介：

本文提出了一种区间控制系统的冗余分析方法。区间目标扩大了系统的控制裕量，同时在区间目标下，设定点的修改不会带来显着的优化效果。在这方面，优先使用输入通道以优化系统的经济效益已成为首要考虑因素。基于此，本文提出了针对该框架的冗余搜索算法。该算法可以离线识别系统的冗余输入通道，并且可以保证冗余通道在一定范围内主动变化时不会干扰系统的控制目标。通过数值仿真实验验证了算法的可靠性和有效性。

摘要：

本文提出了一种区间控制系统的冗余分析方法。区间目标扩大了系统的控制裕量，同时在区间目标下，设定点的修改不会带来显着的优化效果。在这方面，优先使用输入通道以优化系统的经济效益已成为首要考虑因素。基于此，本文提出了针对该框架的冗余搜索算法。该算法可以离线识别系统的冗余输入通道，并且可以保证冗余通道在一定范围内主动变化时不会干扰系统的控制目标。通过数值仿真实验验证了算法的可靠性和有效性。

主要成果：

冗余控制变量识别算法

该算法主要利用转换的方法将具有无限个元素的遍历问题简化为有限个元素的遍历问题。

仿真案例：

通过上述搜索算法，可以识别出系统的冗余性和冗余变量。在实际的区间控制系统中，该冗余控制变量取值的变化不会影响系统的稳定性。基于上述事实，我们使用一个额外的优化器来直接在冗余通道上运行。在具体操作项目中，优化器直接调整系统的冗余输入通道，但不直接改变系统的最佳工作点。系统的最优运行控制点由区间模型预测控制器确定。该系统的结构如下图所示：

对于不同约束条件，通过辨识能够得到不同冗余控制变量。冗余控制变量通道数为1的情况：

冗余控制变量通道数为2的情况：

上述实验结果验证了本文提出的算法和利用冗余控制变量进行优化操作的有效性。

此外，该算法还可以在设计阶段进行参考以验证系统是否满足一定数量的冗余输入。这在一些不太稳定或不能容忍故障的控制系统中很重要。例如，核电厂的电源控制模式和紧急停车系统应采用多个冗余通道。为了避免执行机构的故障，飞机需要许多冗余的控制通道来确保其姿态的稳定性。在化学反应过程中，对于反应器的温度或压力控制通道有许多冗余的控制方法，特别是对于某些反应物或产品是高风险产品的反应器，冗余通道的数量应当被设计为足够多用以确保反应过程的安全。

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。