工业控制技术国家重点实验室
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工业控制技术国家重点实验室是1989年由国家计委批准,利用世界银行贷款筹建的国家重点实验室之一。1995年9月,通过国家计委组织的验收,并正式对外开放。
实验室自建设以来,在现场总线控制系统基础关键技术研究、集散控制系统可靠性技术研究、不确定系统的鲁棒控制应用理论研究、先进控制理论技术研究与应用、 时滞系统理论研究、控制器实现理论研究、非线性控制理论研究、大型造纸厂生产过程计算机优化控制、无纸记录仪数据处理与存储技术研究、基于现场总线的智能 化仪器仪表技术研究、多相流检测技术研究等方面取得了一系列优秀研究成果。实验室在人才培养方面采取了一系列措施,确保了实验室承担的大量国家重点科研任务能够高质量地完成,实验室本身能够形成合理的学术研究梯队以保持良好发展势头,还为国家输送了大量高层次的科研人才。
实验室是一个面向全国及国际的国家重点实验室,具有良好的学术工作环境,邀请了一批国内外知名学者到实验室访问工作,定期举办各种学术讲座、学术会议,建立起了良好的学术交流气氛。

研究方向:
1、控制理论研究。
2、自动化仪表及系统研究。
3、系统工程与优化研究。
4、机器人技术研究。

科研成果
1、预测控制技术在石化工业精馏过程中应用
项目简介:
预测控制技术属于自动化科学技术领域。该技术应用于石化工业中的精馏过程优化控制,可降低企业生产成本、提高产品质量、节约能源消耗。
根据工业精馏过程复杂多变等特点着重研究基于模型的多变量预测控制和预测函数控制两种算法;提出工业精馏过程建模和多变量不等式约束处理方法;预测控制与常规PID相结合的系统结构及在工业中的实现技术;开发出具有自己知识产权的实时控制软件,填补了我国在这一领域中的空白,使多变量预测控制技术在工业上的应用达到国际先进水平。该成果的应用,使精馏过程控制平稳度提高30%以上,产品收率提高0.5%~6%,能耗减少3~10%。 该项目已在我国福建炼化、镇海炼化、青岛海晶、金陵石化等公司中应用,据不完全统计,已取得7千多万元的经济效益,促进了这些企业的技术进步。

2、EPA实时工业以太网技术
项目简介:
本项目获得2006年浙江省科学技术奖一等奖。已申请发明专利20项,共中已获得授权4项,发表论文32篇、专著1本。
目前,EPA标准已被国内23家自动化与仪器仪表龙头企业、高等院校、科研院所支持和采用,成为第一个由国内多家仪器仪表企业真正掌握的现场总线技术,打破了国外垄断。
在项目承担单位的倡导与主持下,成立了EPA科技创新与产业化联盟,开发出了基于EPA的压力、温度、流量、物位等系列变送器,以及EPA总线供电式交换机、EPA电动执行机构、气动执行机构、无纸记录仪、控制系统等系列产品。其中,本项目承担单位开发的基于EPA技术的自动控制系统已成功应用于化工、制药、电化等实际生产装置,取得了明显社会效益和经济效益。

3、啤酒生产过程综合自动化系统
项目简介:
“35万吨/年纯生啤酒生产过程综合自动化系统”是浙江大学自动化仪表研究所与浙江英博石梁啤酒有限公司合作完成的标志性成果之一,该成果涵盖了从原料进料,到啤酒出料的整个纯生啤酒生产过程,并实现了全过程、全自动控制,包括84个500m3的大型发酵罐、3套CIP系统、1套酵母扩培系统、1套35m3/h的硅藻土过滤系统、1套50m3/h的硅藻土过滤系统、3套冷、热脱氧水制备系统、1套60m3糖化系统、1套100m3糖化系统的全自动控制及进口单机的无缝集成。该成果的研制成功,打破了国外系统在大型纯生啤酒控制领域的空白,综合指标达到国际先进水平,部分指标达到国际领先水平。

4、全集成新一代工业自动化系统
项目简介:
全集成新一代工业自动化系统属于计算机与自动控制领域,是以高可靠性、高稳定性、高环境适应性、高智能化为基础,以先进控制与优化理论及方法为支撑的高端工业自动化系统。主要创新点在于:(1)形成了具有完全自主知识产权的独具特色的全集成新一代主控系统;(2)形成了复杂工程系统先进控制与装置优化成套软件;(3)形成了大型工业企业的行业解决方案及重大装备的成套专用控制装置。项目成果已大面积推广应用350余套,三年累计新增利税2亿多元。已获省级科学技术进步奖一等奖3项、软件著作权16项,发表论文200余篇,SCI收录40余篇。

5、生产过程监控系统
项目简介:
该成果解决了多项关键技术,形成了具有自主版权的生产过程监控平台软件,完成了项目成果转化和产业化工作。该系统为国家863计划支持的我国第一套面向工业生产过程监控的重大目标产品。该成果总体达到国际先进水平,具有重大的技术、经济意义和广泛的应用前景。
该成果曾参加1999年5月北京第六届国际博览会和1999年11月深圳第一届高新技术国际交易会,并作为流程工业唯一的CIMS目标产品参加了2001年3月在北京举行的国家863计划十五周年成果展览会。
目前,该成果已有二十多套在石油、化工、冶金、电力、食品加工、建材、水处理等行业的十多个工业现场得到成功应用。据其中的部分应用企业的不完全统计,已经取得了每年超过1500万元的直接经济效益。
该成果的研究开发成功标志着我国工业自动化软件已从引进、消化吸收,走向自主开发与实际应用阶段,打破了国外工业自动化软件一统天下的局面,它对于提高企业竞争力和可持续发展能力、提高企业的经营管理水平和提升生产能力、推动自动化软件产业的发展、促进企业的安全生产、加强工业生产的环境保护措施等具有极为重要的意义。

6、生物化工制药综合自动化系统的关键技术研究
项目简介:
生物化工制药行业是国民经济的重要支柱产业之一。随着生物化工制药企业的规模不断扩大及产品的多样化,通过完善工艺操作及生产控制,充分挖掘技术及管理潜力,努力提高产品质量,并彻底改变生物化工制药行业"高消耗、高能耗、高污染"的局面,创造更佳的经济与社会效益,实现企业的综合自动化就显得十分重要。 本项研究,针对大型生物化工制药企业实施综合自动化系统的要求,以及生物化工过程关键变量难以在线测量,发酵罐、反应釜数量庞大且特性各异,过程间歇性、随机性、非线性、不确定性等特点,重点研究开发了生物发酵过程难测变量的软测量关键技术,生物发酵制药过程成套专用控制系统关键技术,化工合成制药过程成套专用控制系统关键技术,公用工程和辅助过程成套专用控制系统关键技术,生物化工制药过程专用优化系统关键技术,生物化工制药企业ERP软件平台关键技术等,最后形成集检测、控制、优化、调度、管理与决策于一身的生物化工制药综合自动化系统。 针对生物化工过程关键变量难以在线测量的特点,研究开发了基于发酵罐气相物料平衡原理、反应热、反应动力学以及解决局部弱可观性理论的发酵过程软测量技术和非线性状态观察器设计技术,解决了一批关键难测变量的在线估计问题。针对生物化工过程间歇性、随机性、非线性、不确定性等特点,重点研究开发了专用控制装置、先进控制、过程优化、软测量、故障诊断等软硬件技术高度集成的成套专用控制系统,解决了工程化通用抗时变时滞鲁棒控制、最优性能鲁棒跟踪控制、无静差鲁棒跟踪任意设定值目标的先进控制、反应器基于支持向量机的非线性模型预测控制等难题。针对发酵罐、反应釜数量庞大且特性各异的特点,分类研究了各具特色的专用优化系统,开发了用动态规划实用算法实现培养基添加策略优化技术、pH与反应温度在线优化技术、氧传递过程优化技术等。 实施示范工程的大型生物化工制药企业,通过应用生物化工制药综合自动化系统的关键技术,实现了提高发酵效价、降低倒罐率、增加收率、节能降耗、提高生产率等建设目标,年均新增利税6500多万元,为企业带来了显著的经济效益与社会效益。
目前,生物化工制药综合自动化系统的系列关键技术,已先后在山东东辰生物股份有限公司等数十家企业生产装置上推广应用,显著提升了这些企业的自动化水平,提高了生产效率,优化了工艺操作,已产生重大的经济和社会效益。 该项成果整体技术国内领先,达到了国际先进水平。

7、制浆造纸过程的现代控制理论与方法
项目简介:
项目组针对制浆造纸过程的不确定、多变量强耦合、强非线性、大纯滞后、状态不完全可测、运行工况变化频繁等特性,提出了一系列现代控制理论和方法,取得了如下创新成果:1.针对系统不确定性,提出了鲁棒采样最优保代价控制方法,给出了保代价控制系统的最优鲁棒界;提出了鲁棒保代价控制和鲁棒保稳定控制的设计理论和方法,解决了保代价控制的鲁棒性能和鲁棒界优化问题。2.针对系统的不可靠性,提出了一种最优反馈控制策略,证明了最优反馈控制策略具有区域开关结构,给出了区域开关结构的特性,并在此基础上提出了简单实用的次优控制策略。3.针对大纯滞后问题,用H2最优控制、鲁棒H∞控制等方法设计出既有很好滞后补偿功能又具备较强鲁棒性的控制器;给出了改进Smith预估器的解析设计方法;提出了消除振铃现象的多变量Dahlin控制器多目标优化的有效设计方法。4.针对对象非线性,提出约束鲁棒控制器的设计方法以及相应的迭代算法;针对未知参数的间隙非线性对象,提出了一种加权自适应控制算法和鲁棒自适应控制算法。5.针对多变量强耦合特性,提出了一种低阶鲁棒解耦控制器和神经网络解耦控制器设计方法。6.针对过程状态不完全性,提出了参数摄动情况下基于二次规划的故障诊断算法和不受未知输入干扰影响的降阶观测器设计方法。所提出的一些方法成功应用于制浆造纸过程的控制。鉴定委员会认为该项研究成果具有重要的理论和应用价值,已达到国际先进水平,在最优反馈控制等方面的研究处于国际领先水平。

8、大型造纸厂生产过程建模、控制与优化
项目简介:
本项目为国家九五科技攻关课题。制浆造纸是一个十分复杂的多变量过程,主要包括蒸煮、洗选、打浆、造纸、蒸发、燃烧等装置。实现制浆造纸生产的自动控制对稳定浆与纸的质量有至关重要的作用,能由此获得巨大的社会效益、环境效益及经济效益。制浆造纸过程具有不确定、强耦合、大滞后、非线性、状态不完全可测等特性。本项目针对制浆造纸过程的上述特点进行了系统而深入的研究,建立了84个过程模型,14个整机(整个装置)的动态数学模型;开发了6个软测量软件并实现了工程化;结合制浆造纸过程特点,开发了13个先进控制算法,建立了5个在线优化系统,实现了全装置优化运行。基于上述研究成果开发的大型造纸厂生产过程建模、控制与优化商品化工程软件已成功应用于福建省青山纸业股份有限公司的蒸煮、洗选、打浆、造纸、蒸发、燃烧等装置的计算机控制系统中,达到如下指标:蒸煮过程  Kappa偏差降低47.88%;洗选过程纸浆中碱液浓度降低3.16%;打浆过程打浆度标准差降低50.70%;软测量平均精度2.48%;抄造过程纸浆水份偏差降低61.00%;蒸发过程蒸汽消耗量降低6.01%,黑液处理能力提高15.09%;燃烧过程碱回收率提高到92.10%,运行周期提高28%。项目取得了重大的经济效益,使企业年新增利税1926万元,四年合计新增利税7700多万元。目前本项目的研究成果正在推广中,现已形成了Suny TDCS9200硬件平台和软件平台,开发成功了制浆造纸过程成套专用控制装置,并进一步推广到生物发酵、工业锅炉、污水处理和化工合成等过程。

9、WebField ECS-100控制系统
项目简介:
WebField ECS-100控制系统是由浙江浙大中控技术有限公司和浙江大学先进控制研究所共同研究开发的工业自动化高科技产品。该系统融合了最新的现场总线、嵌入式软件、先进控制、网络等先进技术,它使WebField的体系结构在工业现场得以实施,总体技术水平处于国内领先,达到国际先进水平。该系统在石油、化工、冶金、制药、交通等领域都已进行了推广,并形成产值超过亿元的产业。到目前为止,已销售WebField ECS-100控制系统380余套,年产值达15000万元以上。该项目的实施,进一步提高了国产工业自动化产品的技术含量和竞争能力,提高了我国工业企业的自动化水平,使工业自动化先进技术在我国工业企业中得到应用,为广大用户直接创造效益在2.8亿元以上,带来了巨大的经济效益和社会效益。

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