[发明专利]一种面向化工的优先级升序可行性判定与软约束调整方法

说明书

本发明涉及过程工业控制领域，具体是一种面向化工的优先级升序可行性判定与软约束调整方法，包括以下步骤：可行性判定与软约束调整初始化；硬约束可行性判定；逐级软约束调整并固化；确定稳态优化可行域。本发明针对化工过程现有优先级升序可行性判定与软约束调整的不完备性问题，在每一优先级下，同时引入所有优先级的硬约束以及当前优先级的软约束进行判定及调整，而后逐级完成直至所有优先级均实现可行性判定与软约束调整。该发明解决了现有优先级升序策略的不完备性，可有效提高相关过程控制工业软件的稳定性和可靠性，进而为相关化工过程的稳定操作运行提供保障。

技术领域

本发明属于过程工业控制领域，具体是一种面向化工过程装置的优先级升序可行性判定与软约束调整的控制方法。

背景技术

硬约束指实际运行过程中，操作变量和被控变量不可违反的约束条件；软约束指实际过程中操作变量和被控变量可违反但不期望违反的约束条件；优先级指代不同被控变量约束条件的重要性，国际惯例优先级级别越低，约束条件重要性越高；升序指依照优先级级别从低到高的顺序完成相关工作，即最小化放松最重要的软约束条件。

在实际化工控制过程中，可行性判定与软约束调整主要用于确定稳态优化可行域。在确保硬约束可行的前提下，参照一定规则逐级或同时放松相关软约束条件，获得合理的稳态优化可行性，而后在可行域范围内实施经济自优化与目标跟踪用以获得最优稳态目标。由于现有多输入多输出化工过程装置的复杂性，在优化与控制多入多出系统过程中，工艺人员设置的稳态软约束条件并不完全合理，使得约束限制下不存在满足操作变量和被控变量稳态优化的可行域，导致最终无法实现系统优化与控制。因此，需要根据给定规则适当调整软约束以确保优化与控制可行性。但由于现有优先级升序判定调整策略的不完备性，针对某些特殊情况并不能得到满足要求的可行域，导致无法开展操作变量与被控变量稳态经济优化与动态控制。

发明内容

针对现有化工过程装置多输入多输出协调优化控制需求以及优先级升序策略的不完备性，本发明提出一种面向化工过程预先考虑所有硬约束的优先级升序可行性判定与软约束调整的控制实现方法。基于本发明提出的一种面向化工过程预先考虑所有硬约束的优先级升序可行性判定与软约束调整策略，用以完善并解决稳态优化可行域的可行性判定与调整问题，进而实现多入多出化工装置操作变量与被控变量间的协调优化与控制。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种面向化工的优先级升序可行性判定与软约束调整方法，对化工过程装置的被控变量和操作变量进行约束判定与调整，得到被控变量和操作变量所构成的可行域，根据可行域对操作变量和被控变量实现对化工过程的控制，包括以下步骤：

可行性判定与软约束调整初始化：根据化工过程装置的控制要求，设定用于表示化工过程装置执行机构控制量的操作变量和用于反馈化工过程装置状态信息的被控变量的稳态上下限约束条件，以及被控变量约束条件优先级级别；

硬约束可行性判定：根据操作变量和被控变量稳态上下限约束条件以及被控变量约束条件优先级级别判定在稳态上下限约束条件中的硬约束条件下被控变量是否可以继续优化，如果是，则进行下一步，否则，重新进行可行性判定与软约束调整初始化；

逐级软约束调整并固化：按照优先级升序逐级进行可行性判定与软约束调整，在每一优先级调整结束后固化放松的软约束为硬约束，得到当前优先级最优松弛变量；

确定稳态优化可行域：完成所有优先级可行性判定与软约束调整后，根据所有的优先级最优松弛变量，得到系统稳态优化可行域，进而根据可行域对化工过程装置被控变量和操作变量进行控制。

所述操作变量包括：用于控制进料温度的执行机构控制量、用于控制料回流流量的执行机构控制量；被控变量包括：化工过程装置监测到的反馈信息，包括炉膛压力、搅拌槽液位、反应产物浓度。

所述可行性判定与软约束调整初始化包括：