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在过程工业中,由于控制器参数调节不当,控制阀的粘滞,过程的非线性以及外部干扰都有可能引起控制回路的过度振荡,导致控制性能的下降。若不及时发现并解决问题,将会增加运行成本,浪费原材料,降低产品质量,造成不合格产品的出现,从而影响到全厂的经济效益,检测并诊断出振荡原因已引起大家的广泛重视,是一个热门的领域。 本文基于数据驱动的方法,提取工业过程的日常数据来分析回路的性能,不需要对回路另加一些措施而影响到正常的工业生产过程。文章首先对工业回路产生振荡的原因进行了分析,对回路的振荡检测结合了零相交原理方法反映信号的周期规律性和自协方差函数方法反映原信号的周期特性和衰减特性;然后,针对引起回路振荡的主要原因一阀门的粘滞进行了建模,在Matlab/Simulink平台下编写了能够描述阀门粘滞现象的S函数模块,并进行了仿真。最后基于高阶统计量的方法,对回路的误差信号进行分析,判断引起振荡的原因是线性原因还是非线性原因,若振荡为线性原因,则集中在控制器参数调节或外部扰动,若振荡为非线性原因,再结合pv-op图来诊断过程控制性能变坏的原因是阀门的粘滞特性还是过程的非线性特性。 文章最后利用实验室现有的DCS控制系统,针对一液位控制回路,利用本文的振荡检测方法及阀门的粘滞诊断方法对采集到的数据进行了分析,判断控制回路的振荡是否规律及阀门是否存在粘滞,同时还研究了一种在线检测阀门粘滞的方法,将理论与实际相结合,验证了所研究阀门粘滞诊断方法的可行性和有效性。