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化工生產(chǎn)是社會工業(yè)的重要組成部分，自動化技術(shù)在其中的應(yīng)用，是社會工業(yè)現(xiàn)代化的標(biāo)志之一。從廣義化工自動化看，化工自動化包括兩大方面；一是適應(yīng)于化工過程的控制理論及其策略；二是用于實現(xiàn)控制理論及其策略的工具，即適用于化工過程控制的裝置。

某化工企業(yè)的生產(chǎn)場景

過程控制理論從20世紀(jì)20年代研究反饋放大器的系統(tǒng)性開始，到40年代確立控制系統(tǒng)設(shè)計的根軌跡方法，奠定了經(jīng)典控制理論的基石。60年代確立了最優(yōu)控制的極大值原理，建立了控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間表示方法，開拓了現(xiàn)代控制理論發(fā)展的新紀(jì)元。60年代初到70年代末，微電子技術(shù)有了重大突破，微處理器的產(chǎn)生，使現(xiàn)代控制理論面向過程的應(yīng)用，不僅成為可能，而且出現(xiàn)嶄新的局面。70年末80年代初，微處理器滲透許多領(lǐng)域，以微處理器為核心的自動化技術(shù)及裝備不斷涌現(xiàn)?；谶b感技術(shù)的航空控制有了重大突破，基于開關(guān)量控制的機(jī)械自動出現(xiàn)了可編程控制器、計算機(jī)集成制造系統(tǒng)，基于模擬量控制的化工自動化產(chǎn)生了可編程調(diào)節(jié)器、DCS（分散控制系統(tǒng)），從而促進(jìn)了適用于化工過程控制理論的應(yīng)用以及化工自動化技術(shù)的全面發(fā)展。近年來，不確定系統(tǒng)的研究與應(yīng)用取得了一些成效，但現(xiàn)代控制在這方面的應(yīng)用仍未能盡如人意。因為許多化工過程系統(tǒng)機(jī)理復(fù)雜，影響因素繁多，不論采用何種建模方法得到的系統(tǒng)模型總有一定程度的不確定性，直接移植現(xiàn)代控制理論就發(fā)生了困難。因此，研究不確定系統(tǒng)的控制方法是有價值的。無論是結(jié)構(gòu)的不確定性還是參數(shù)的不確定性研究，最終目的就是要在模型不確定條件下達(dá)到滿意的品質(zhì)指標(biāo)。目前要著重研究參數(shù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性判定方法與準(zhǔn)則，提高控制系統(tǒng)對模型不確定性的魯棒性及尋找魯棒性自適應(yīng)算法。

羥基聚硅氧烷的生產(chǎn)現(xiàn)場

許多化工生產(chǎn)過程，像管式反應(yīng)器、換熱器、填料塔等都屬于分布參數(shù)系統(tǒng)，其特征是狀態(tài)變量、控制變量和輸出變量與空間位置有關(guān)，描述對象的數(shù)學(xué)模型是偏微分方程。設(shè)計分布參數(shù)系統(tǒng)控制方案基本上分兩大類。一類是先集點，即將分布參數(shù)系統(tǒng)按空間位置離散化為以時間為自變量的一組常微分方程。直接用集中參數(shù)完成控制系統(tǒng)的設(shè)計。另一類是后集點，先采用已有的分布參數(shù)理論設(shè)計反饋系統(tǒng)，在實施階段才將控制方案進(jìn)行集點化處理。這方面的研究和應(yīng)用已有進(jìn)展，如以分子量分布為參數(shù)的系統(tǒng)控制就是很好的思路。目前看來，四大熱工變量的檢測工具似已成熟，但在化工領(lǐng)域仍會遇到一些成份和物性變量的特殊問題。近年來，利用同位素、光、質(zhì)譜等手段的檢測研究開發(fā)與應(yīng)用成就顯著，但采用“軟”測量或“軟”敏元件的方法是一種新的途徑。所謂“軟”指的是軟件，也是計算機(jī)算法。

隨著化工生產(chǎn)裝置規(guī)模的擴(kuò)大及在高產(chǎn)值方面的進(jìn)展，生產(chǎn)安全、可靠的重要性越來越被人們所認(rèn)識。因此，只限于報警和聯(lián)鎖保護(hù)措施是不夠的?，F(xiàn)在要依靠控制理論的進(jìn)展，依靠計算機(jī)的運(yùn)算分析能力，更進(jìn)一步地研究、開發(fā)、推廣應(yīng)用故障檢測與診斷，不正常情況的監(jiān)測與剖析、容錯控制等許多新技術(shù)，使安全控制上一個新臺階。有許多裝置，操作的裕度較寬，平穩(wěn)性強(qiáng)，配以合適的控制方案，效果必然很好。反過來，有的裝置很難操作，或靠人的豐富經(jīng)驗與高超技能，或靠先進(jìn)的控制方案，才能保持生產(chǎn)正常。這不僅使先進(jìn)控制有用武之地，而且大顯威力。總之，彌補(bǔ)一些工藝與設(shè)備設(shè)計應(yīng)用的不足，化工自動化將有更大的發(fā)展。