引入层间耦合关系表达的双层结构预测控制系统性能评估与深度诊断

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61873121
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0301.控制理论与技术
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

There are flourishing applications of double-layered MPC in advanced control of industrial processes. The performance of double-layered MPC system would deteriorate for some reasons such as the plant ageing and load variation, which causes the loss of manufacturers. It is valuable to study the performance assessment and diagnosis methods of double-layered MPC systems for their performance maintenance. Based on the coupling mechanism between the steady-state optimization layer and the dynamic optimization layer, data-driven optimal performance criterion design method of both steady and dynamic state, and further the root diagnosis methods of performance deterioration are to be studied. The construction of steady and dynamic state optimal criterion is to be explored. The restrictive relation between the two layers is introduced by supplementing constraint condition into each other's optimization problem. The iterative solving algorithm by gradually relaxing the constraint condition is proposed to search for the feasible region of both layers. The diagnosis of mismatched model under the addition of steady state layer is to be explored. The model performance assessment algorithm and mismatched model channel location algorithm on the basis of multivariate fusion and statistical analysis technology are proposed. The diagnosis of improper controller parameters is to be explored. The diagnosis method of improper parameters based on the definition and analysis of clausal performance indices is proposed. The industrial software is to be developed and applied in the typical air separation process. The results of the project are valuable theoretically and practically. It would push the intelligent maintenance of industrial model predictive control system to some extent.
双层结构预测控制技术在工业先进控制系统中广泛应用,但设备老化、负荷变动等因素会造成系统性能衰减,使企业经济利益受损,对其进行性能评估与诊断对实现系统性能维护具有重要意义。项目基于双层结构预测控制系统稳态优化层和动态优化层的层间耦合机制,采用数据驱动方法开展稳态和动态综合最优性能评价基准设计及性能衰减根源诊断理论研究。探讨稳态和动态综合最优评估基准的构建问题,采用互补约束条件的方法引入层间耦合关系,通过约束放松反复迭代方法优化求解;研讨加入稳态优化层情况下的模型失配诊断问题,研究基于多变量融合和统计分析的模型性能评估和失配通道定位算法;探索预测控制参数设置不当的诊断问题,定义系统分项性能指标并探讨基于分项指标综合的参数设置不当诊断方法;开发双层结构预测控制系统评估与诊断工业应用软件,在工业空气分离过程形成应用案例。研究成果具有理论意义和应用价值,对工业预测控制系统智能化维护有一定推动作用。

结项摘要

双层结构预测控制技术在工业先进控制系统中广泛应用,但设备老化、负荷变动等因素会造成系统性能衰减,使企业经济利益受损,对其进行性能评估与诊断对实现系统性能维护具有重要意义。项目基于双层结构预测控制系统稳态优化层和动态优化层的层间耦合机制,采用数据驱动方法开展稳态和动态综合最优性能评价基准设计及性能衰减根源诊断理论研究。针对多变量预测控制系统模型失配的精确定位问题,研究了过程失配子模型深度诊断与模型修正方法、基于输入与干扰相关性分析的交叉定位方法两种方法,推进了模型性能评估理论的应用进程。针对控制器参数调节不当引起的控制性能下降问题,提出基于扰动模型的马尔可夫参数序列设计控制器参数评估指标的方法,可为控制系统维护提供控制器参数是否需要调整的指导性结论。针对双层结构 MPC 系统的性能评估问题,提出了一种基于稳态优化层和动态优化层的层间耦合机制的评估方法,在动态优化问题和稳态优化问题中分别引入耦合因子,得到了最优控制性能基准。针对所研究的各种方法开发了应用软件,应用于SHELL精馏过程、WOOD-BERRY精馏过程、TE化工过程等典型化工过程预测控制系统性能评估与性能提升,特别是实际工业空气分离过程预测控制系统性能评估,取得了良好应用效果。研究成果具有理论意义和应用价值,对工业预测控制系统智能化维护有一定推动作用。

项目成果

期刊论文数量(17)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(5)
专利数量(6)
Photovoltaic cell model parameter optimization using micro-charge field effect P systems
利用微电荷场效应P系统优化光伏电池模型参数
  • DOI:
    10.1016/j.engappai.2021.104374
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Engineering Applications of Artificial Intelligence
  • 影响因子:
    8
  • 作者:
    Shipin Yang;Nelson Max;Shengdong Xie;Lijuan Li;Tingting Zhao
  • 通讯作者:
    Tingting Zhao
Research on Information Fusion Technology of MEMS Gyro Array
MEMS陀螺阵列信息融合技术研究
  • DOI:
    10.1088/1742-6596/1952/4/042015
  • 发表时间:
    2021-06
  • 期刊:
    Journal of Physics: Conference Series
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Chao Xue;Yinqiang Zhang;Lijuan Li;Shipin Yang
  • 通讯作者:
    Shipin Yang
A Dispatching Method for Integrated Energy System Based on Dynamic Time-interval of Model Predictive Control
基于动态时间间隔模型预测控制的综合能源系统调度方法
  • DOI:
    10.35833/mpce.2019.000234
  • 发表时间:
    2020-09-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF MODERN POWER SYSTEMS AND CLEAN ENERGY
  • 影响因子:
    6.3
  • 作者:
    Dou, Xun;Wang, Jun;Gao, Min
  • 通讯作者:
    Gao, Min
基于性能诊断的预测控制器参数整定策略
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    计算机工程与设计
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    龚正锋;李丽娟
  • 通讯作者:
    李丽娟
基于NRF24L01和LabVIEW的无线预警与自动喷淋系统设计与实现
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    仪表技术与传感器
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周中鑫;张印强;李丽娟;郭培志
  • 通讯作者:
    郭培志

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其他文献

NIX介导线粒体自噬在骨髓增生异常综合征贫血发病机制中的作用
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  • 通讯作者:
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  • 发表时间:
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    --
  • 作者:
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    --
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    --
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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复杂大化工过程的分布式广义预测控制研究
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    61203072
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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