高端控制装备及系统的设计开发平台研究与应用
报送单位:浙江大学 推荐单位:浙江大学

支撑项目(平台):/

参与单位:浙江大学

所属学科:信息与通信工程

主要贡献者:孙优贤、王文海、杨春节、刘兴高、黄建民、卢建刚、贾廷纲、沈新荣、徐正国、吴平、嵇月强、张益南、闫正兵、周伟、吴铁军

成就简介:该成果经十年攻关,形成了自主知识产权的核心技术体系,建立了高端控制装备及系统的硬件平台、软件平台、先进控制与优化平台技术,应用于特大型高炉等各行业工业装置2500余套,技术性能指标领先,并获显著经济效益。

  控制装备与控制系统是现代工业装备以及冶金、能源、石化、国防等领域重大工程的神经中枢、运行中心和安全屏障,但高端的控制装备与系统90%依赖国外。该成果解决了控制装备与系统的高可靠性、高适应性、高安全性与大规模化等四大难题,成功研制了高端控制装备及系统的设计开发平台,形成了自主知识产权的核心技术体系。运用这一平台,开发了面向冶金、能源、化工、煤化等领域各种重大工程需求的系列高端控制装备及系统,这对于国家安全、经济安全、以及装备制造业加快发展,具有战略意义。
  1.高端控制装备及系统的软件平台技术:原创性提出工程对象多领域描述模型,实现工程对象控制策略的自动化编程,提高工程设计编程效率与可靠性;成功开发分布式工程对象实时数据库,满足工业数据高安全性、多实时性、多语义性、多时空性、多尺度性的信息集成要求;开发图形化编程、文本编程及多语言混合编程的控制编程语言与集成开发环境,支持大规模复杂系统的在线动态调试、远程协同编程、行业算法库封装重用等功能。
  2.高端控制装备及系统的硬件平台技术:率先提出多重化硬件冗余表决机制与运算节奏同步算法,实现全系统多重化硬件冗余,保证控制系统的高可靠性与高可用性;以控制装备元件及系统的工作性能退化为切入点,系统地提出性能退化定量分析与监测技术,为控制装备健康状态的定量监测提供基础;创建具备高度自动化的复杂工程实验系统,为测试验证硬件系统的可靠性和性能指标提供了关键装备。
  3.高端控制装备及系统的先控与优化平台技术:研发了系列先进控制和优化算法:创造性提出带前馈的高炉顶压约束预测控制算法和基于管网阻力系数等效的专家智能控制方法,研制成功自主技术的特大型高炉TRT装置优化控制系统;率先提出产品质量和节能最大效果下同时保证过程可操作性和可控性的控制优化一体化方法,建立多种非线性模型,提出多种有效的非线性模型预测控制、超高纯控制和节能优化方法。
  成果成功应用于大型高炉、大型火电等重大工程2500余套,其中大型高炉TRT装置优化控制系统市场占有率90%以上,大型火电机组控制系统约占45%。技术性能指标全面优于国外主流控制系统,达到同类技术的领先水平,产品已出口韩国等多个国家,具有国际市场竞争优势。形成授权发明专利65项,软件著作权30项,SCI、EI论文108篇,专著、编著4本;近三年经济效益72.9亿元。

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