【毕业学位论文】基于分解率预报的连续碳酸化分解过程模糊专家控制技术及应用-控制理论与控制工程

分类号 密级 U D C 编号 中南大学 士学位论文 论文题目 基于分解率预报的连续碳酸化分解 过程模糊专家控制技术及应用 学科、专业 控制理论与控制工程 研究生姓名 何 卉 导师姓名及 专业技术职称 桂卫华 教 授 要 铝酸钠溶液的连续碳酸化分解是烧结法氧化铝生产中的关键工序之一，其分解率的控制对于提高产品的产量和质量，减少环境污染具有非常重要的意义。 本文在深入分析连续碳酸化分解过程工艺的基础上， 提出了分解率优化控制系统的结构，包括分解率优化设定模块、分解率智能预报模块和分解率模糊专家控制模块。在此基础上，详细阐述了分解率智能控制策略。 分解率智能预报模块采用神经网络和专家系统， 对难以实时测量的分解率进行智能建模。该模型由数据采集与处理模块、决策支持模块、预报模块、在线校正模块以及效果评价模块组成。在很大程度上解决了关键变量测量困难的问题， 为系统的优化控制奠定了良好的基础。 分解率模糊专家控制模块采用模糊控 制技术结合专家控制技术，实现了分解率的优化控制。模糊专家控制模块包括三个回路：进料量控制回路、 4#槽通气量控制回路和 5#槽通气量控制回路。根据供料槽液位的改变，采用专家控制策略，改变进料阀门的开度，保证进料量的稳定，构成进料量控制回路；同时，根据分解率的预报值与设定值之间的偏差，采用模糊专家控制策略，改变 4#、 5#通气阀的开度，保证分解率的合格。 本文提出的模糊专家智能控制策略在中铝氧化铝厂的连续碳酸化分解工序的实际生产中得到了应用。现场运行情况表明，这种控制策略符合工业实际， 建立的软件系统稳定可靠， 有效的控制了分解率，提高了产品产量、质量，创造了显著的经济效益。 关键词： 连续碳酸化分解，分解率，模糊控制，专家系统，智能预报模型 of is of in of by of is of on of of is of is of as of of of on of is of as It in of is to It of of to a It of of is of # # to in of is to to At to is to to on is in CD of is by is is of 录 第一章 绪论 1 目研究背景及意义 1 酸化分解研究现状 2 内外氧化铝工业发展现状 2 酸化分解过程研究现状 5 能控制技术 8 文研究内容与结构安排 10 第二章 连续碳酸化分解过程总体控制方案 12 酸化分解机理 12 续碳酸化分解过程工艺分析 12 续碳酸化分解工艺简介 13 艺要点 14 制目标 15 响因素分析 16 统总体控制方案 17 制思想 17 制系统总体结构 18 章小结 19 第三章 分解率智能预报模块 21 测量技术 21 测量技术概述 21 测量的应用现状与前景 22 解率预报模型 23 P 神经网络预报模型 24 家预报模型 27 能预报模型的结构 28 果仿真与分析 29 #槽分解率预报模型的仿真和测试 29 #槽分解率预报模型的仿真和测试 31 #槽分解率预报模型的仿真和测试 33 V 章小结 35 第四章 分解率模糊专家控制模块 37 制策略的研究 37 料量控制 38 料量控制器结构 38 家控制器的设计 39 解深度评价单元 40 料量控制器的工作原理 41 气量控制 43 气量控制器结构 43 #槽 43 #槽 46 章小结 47 第五章 系统实现与运行结果 48 统总体结构 48 场设备层 48 程监控层 49 间管理层 49 制系统的实现 50 化控制软件结构与功能 52 业应用效果及分析 53 章小结 54 第六章 结论与展望 55 论 55 望 56 参考文献 57 致 谢 63 攻读学位期间主要研究成果 64 中南大学硕士学位论文 第一章 绪论 1 第一章 绪论 目研究背景及意义 由于铝及其合金具有许多优良性能，而铝资源又很丰富，因此自 19 世纪铝工业问世以来，发展十分迅速。到 20 世纪 50 年代中叶，铝的产量就已经超过铜而居有色金属之首位。据统计，世界氧化铝产量从 2000 年的 吨增加到2006 年的 吨，年递增率为 我国氧化铝工业经过几十年的发展，现已进入快速增长期。 2006 年氧化铝产量为 1370 万吨， 同比增长 60%， 预计 2007年底国内将形成 2250 万吨生产能力。 铝制品广泛用于交通运输业、包装业、建筑业、电气业、制造业、航空航天和军工等领域，是国民经济中具有战略地位的金属原材料。目前，氧化铝仍是生产原铝的重要原料，每生产一吨原铝需消耗近 2 吨氧化铝。另外，氧化铝也是电子、石油、化工、耐火材料、陶瓷等行业不可缺少的重要原材料。因此，氧化铝工业在国民经济发展中具有重要的地位1。 目前，我国氧化铝产品仍以粉状和中间状为主，但由于环保、节能的需要，以及铝土矿资源日益紧缺，铝电解工业对氧化铝的性质特别是物理性质，提出了严格的要求。粒度大、强度较好的砂状氧化铝取代粉状、中间状氧化铝是今后发展的趋势。国外早在上世纪 70 年代就开始研究砂状氧化铝生产的新工艺2，并已开始大范围推广和应用。但是，由于我国铝土矿多为一水铝土矿，而国外一般为三水铝土矿，受矿石及生产条件的限制，不可能引进和照搬国外的技术，必须开发适合我国铝土矿资源特点的砂状氧化铝生产新工艺。 1999 年中国铝业集团中州分公司开发了“强化烧结法生产砂状氧化铝的新工艺”3，已投入运行并获得了巨大的经济效益和社会效益， 为我国氧化铝生产的自主创新做出了应有的贡献。 在该工艺过程中， 砂状氧化铝的粒度和强度在很大程度上取决于原始氢氧化铝。因此，铝酸钠溶液连续碳酸化分解（简称碳分）过程由于可以生产满足工艺条件的氢氧化铝颗粒且为上游工序提供合格的母液， 成为砂状氧化铝生产新工艺过程的关键工序之一。由于采用了砂状氧化铝生产的新工艺方法，碳分工序的平均分解率、分解率的合格率、槽样硅合格率等指标均有大幅度的提高，为提产增效做出了巨大的贡献。但是，碳分工序的自动化水平普遍偏低，使之成为制约烧结法氧化铝生产进一步发展的瓶颈。 尽管一些企业纷纷在碳分工序中装备了自动控制设备，但由于它是一个典型的大滞后、多变量、许多工艺参数无法在线获得的复杂工业生产过程，很难完全从机理上建立控制模型对其实现优化控制，因此中南大学硕士学位论文 第一章 绪论 2 仍然采用人工或半人工半自动的方法对碳分生产过程进行控制。 目前所有工艺参数均需操作人员凭主观经验到现场手工调节， 劳动强度大且极易受人为因素影响。控制的随意性大、稳定性差，难以实现生产过程的持续稳定运行，导致工艺指标波动大，且容易出现各种工艺故障，降低设备的使用寿命。因此，迫切需要提高碳分工序的自动化水平，以便对整个碳分 过程进行优化控制和工序综合管理。 2003 年 11 月，中国铝业集团中州分公司和中南大学合作开发了“砂状氧化铝碳酸化分解过程优化控制系统”4,5。 该系统采用基于前馈补偿的专家控制技术，以其中 分解槽为研究对象，较好地实现了连续碳酸化生产过程分解率的稳定优化控制和生产过程的安全监控。但是，该专家控制系统规则知识有限，且其自学习能力不强，因此当不确定扰动导致工况波动较大时，分解率控制可能出现偏差，引起指标参数的波动和不合格；目前组和组的碳分生产过程仍完全凭工人的经验来设定生产参数，并到现场进行手工操作，工人劳动强度大，操作的主观性和人为的失误难以保证生产的稳定性；原控制系统局限于单机环境，生产信息无法实现共享，由于距离较远以及一些人为因素，车间不能及时了解碳分现场的客观情况；车间对工艺参数的管理与统计主要靠人工计算，难以实现对数据客观、真实、安全可靠的管理。 因此，以国家 973 项目“复杂生产制造过程实时操作优化理论与方法研究”（ 2002基础，基于组“砂状氧化铝碳酸化分解过程优化控制系统”的成功试用以及组和组碳分工艺设备改造的完成，中南大学和中国铝业集团中州分公司共同开发 “连续碳酸化分解过程优化控制与工序综合管理系统” ，实现整个连续碳酸化分解过程分解率的稳定优化控制、 生产过程的安全监控以及生产数据的综合管理。该系统的开发与应用，对于保证连续碳酸化生产过程稳定优化运行， 提高氢氧化铝产品的质量和产量以及降低工人的劳动强度具有十分重要的意义。 酸化分解研究现状 内外氧化铝工业发展现状 1. 世界氧化铝工业发展现状 目前世界上生产氧化铝国家有 30 余个，氧化铝厂 85 座，主要集中在澳大利亚、美国、巴西、中国和俄罗斯。这 5 个国家氧化铝产能占世界总产能 70%左右。其中澳大利亚铝土矿资源得天独厚，氧化铝产能占世界总产能的 25%左右。另外铝土矿资源丰富的巴西、委内瑞拉、牙买加、印度、几内亚等国，由于资源品质优良，易于开采利用，吸引国外铝业公司纷纷前去投资建厂6。 中南大学硕士学位论文 第一章 绪论 3 氧化铝的生产方法取决于铝矿石的性质， 不同类型的铝土矿选择生产方法也不一样。迄今为止，已经提出了很多从铝矿石或者其它含铝原料中提取氧化铝的方法，包括碱法、酸法、酸碱联合法与热法。由于技术以及经济方面的原因，目前用于工业生产的几种方法几乎全都是碱法。碱法生产氧化铝有拜耳法、烧结法和拜尔 就全球范围来看，铝土矿资源是丰富的，目前全球可用来生产氧化铝的铝土矿储量有 230 亿吨，按现有生产规模计算可保证开发近 200 年。国外铝土矿多为三水铝石型，主要产出国集中在北美和西欧7。由于拜耳法在处理低硅铝土矿，特别是三水铝石型铝土矿时，流程简单，作业方便，产品质量高，经济效益远高于其他方法。 因此， 目前世界上的氧化铝 90%以上是采用拜耳法生产， 只有中国、俄罗斯少数几个国家因铝土矿多为一水硬铝石而采用其它方法生产。 二十世纪七十年代随着干法净化技术的问世和大型点式下料预焙电解槽的开发应用，对氧化铝的质量指标特别是物理性能提出了新的要求，普遍要求生产颗粒粗和强度高、溶解速度快、流动性好的砂状氧化铝，而粉状氧化铝已逐步失去市场。 目前生产砂状氧化铝的方法主要有法铝 一段砂状氧化铝生产技术，瑞铝 二段砂状氧化铝生产技术和美铝 段砂状氧化铝生产技术。法铝的一段法工艺具有高浓度、高固含、精液产出率高和流程简单的特点。其缺点是产品粒度不均匀、磨损指数 （强度低） 、晶种循环量大。瑞铝和美铝的二段法流程较一段法复杂， 分级操作难度大， 但生产的氧化铝颗粒均匀，磨损指数 以控制在 15%以下，生产中的种子循环量小8。 国外一些大型氧化铝厂工艺技术、装备及自动化水平较高。经过 100 多年的发展，工厂及设备都趋于大型化，生产的各个环节、各道工序基本上都已实现了自动控制。对于难以采用数学模型来描述的复杂生产过程如磨矿过程，难以直接测量的某些矿浆成分采用了智能控制技术和软测量技术， 使主要工艺参数和生产指标的控制实现了优化。有的工厂还建立了全厂范围的计算机网络，完成了全流程氧化铝生产过程的优化控制、优化运行和优化管理，实现了企业级的管控一体化9。由于生产过程自动化系统发挥了重要作用，使产品质量高、能耗低、劳动生产率高，从而获得了显著的经济效益。 2. 我国氧化铝工业发展现状 我国铝土矿资源不丰富，现有铝土矿基础储量仅 吨10，仅占世界储量的 却要支撑全球近 30%的氧化铝产量，保障程度只有十几年，远不能满足发展需要。因此海外铝土矿资源开发和利用，是发展中国铝工业必然途径。目前，国内一些大型企业正步入海外办厂的行列。中国五矿集团公司获得了美国中南大学硕士学位论文 第一章 绪论 4 一座年产 160 万吨氧化铝厂的控股权； 中国铝业公司与巴西淡水河谷公司就在巴西合资建设年产 160 万吨氧化铝项目达成协议，前期工作已开始启动；中国有色矿业集团正在对越南多农铝土矿开发进行建设前期准备工作，准备分两期建设，一期氧化铝建设规模 190 万吨 /年，二期发展到 400 万吨 /年；山东南山集团、信发铝电集团和魏桥滨州铝业所属 3 家氧化铝厂都处理从印尼、印度进口铝土矿。 我国的铝土矿绝大部分属于难处理的一水硬铝矿石。这种铝土矿结晶完善，结构致密，铝硅比在 47 间的铝土矿约占总储量的 80%左右11，由此决定了我国氧化铝生产长期处于烧结法和拜尔 前，我国采用烧结法生产氧化铝约占氧化铝总产量的 40%左右。同拜耳法生产工艺相比，烧结法生产氧化铝的工艺流程复杂、能耗高、产品质量差。 回顾我国氧化铝工业的发展历史，从 1954 年起，先后建成了山东铝厂、郑州铝厂、贵州铝厂、山西铝厂、平果铝厂和中州铝厂等氧化铝厂。几十年来，我国氧化铝工业从无到有，取得了一系列的成就。 在选矿方面，进行了化学选矿（预脱硅）和浮选法脱硅的不同规模的工业试验， 尤其是浮选脱硅取得了很好的指标， 有效地提高了氧化铝回收率和精矿质量，较好地解决了我国铝土矿资源的贫化问题12。 在节能方面，针对拜耳法生产中的溶出工序，相继完成了“ 300m3/h 一水硬铝石管道化溶出技术创新”13， “双流法溶出新工艺及设备研究”14， “山西铝厂管道预热压煮器加热溶出研究”15，以及“拜耳法生产氧化铝间接加热强化溶出工艺和设备研究”16等工业试验；与此同时形成了多种强化溶出技术，管道化溶出，管道预热停留罐溶出及其改进“管道预热脱硅脱钛停留罐溶出”17、单管预热（约 150）反应釜溶出和双流法溶出技术。这些溶出技术通过提高溶出温度降低了拜耳法生产的能耗。 针对烧结法生产中能耗最大的生料烧结工序，相继完成了“二段烧成新工艺研究”18、 “强化烧结法氧化铝生产新工艺”19以及“富矿烧结法”等新工艺。另外，各种类型的新式焙烧炉的采用大大降低了焙烧热耗20,21。 在原料与赤泥综合利用方面，针对联合法赤泥，郑州轻金属研究院等单位进行了联合法赤泥脱碱和脱碱赤泥用作混合材生产水泥工业试验22， 通过对联合法赤泥脱碱预处理，使赤泥中的结合碱脱出，可在工业条件下生产早强型 425#混合材水泥； “赤泥常压氧化钙脱碱及低钙赤泥料浆贮存工业应用试验”23将赤泥经旋流器分级，磨细后常压脱碱，磨干烧水泥等制得水泥质量符合低碱水泥规范。针对烧结法赤泥方面，山东铝业公司进行了“常压氧化钙脱碱与低碱赤泥生产高标号水泥的研究” ，赤泥作墙体用砖的研究等均取得了一定进展24。对镓的回收有较大进展，开展了树脂吸附法自联合法母液中回收镓的试验。 中南大学硕士学位论文 第一章 绪论 5 基础理论研究方面，对于伊利石、叶腊石等硅矿物反应行为及机理的研究，为我国实现间接加热强化溶出最佳工艺的选择提供了重要的理论依据。 其他基础理论，如含铝矿物热力学性质的测定和溶出动力学研究，溶出动力学对各项因素影响的研究，焙烧过程氢氧化铝、氧化铝的形态变化及相变化，强化分解过程的研究，深度脱硅动力学研究等都在深入的进行。 虽然我国氧化铝工业取得很大的成就，但铝工业进一步发展的需要，特别是与国外先进水平相比，还存在明显的差距。 在产品质量方面，国内氧化铝产品仍以粉状和中间状为主，不符合氧化铝工业的发展趋势；国内的砂状氧化铝产品物理性能指标普遍较差，如粒度细、强度差、流动性差。因此必须加快我国砂状氧化铝的研究，努力向国际流行的砂状氧化铝指标靠近。 在自动化水平方面，由于氧化铝企业大多采用烧结法和混联法工艺，其具有工艺流程长、能耗高、结疤严重、自动检测和控制难度大等特点，目前烧结法和混联法工艺中自动控制水平处于较为落后的状态。 酸化分解过程研究现状 目前，国内外烧结法或混联法生产的氧化铝质量普遍不如拜耳法，尤其是氧 化铝强度差，磨损指数与砂状氧化铝的要求较远。氧化铝的物理性质与原液性质及分解和焙烧两个工序的工艺条件有关，但关键在于分解。碳酸化分解是烧结法生产氧化铝的重要工序之一，碳酸化分解条件控制不好，将得到结构不良而杂质含量高的氢氧化铝，而碳酸化分解条件控制适当，在同等条件下，却可以获得质量较好的氢氧化铝。 目前，碳酸化分解的研究分为以下几个方面。 1. 基础理论研究 由于碳酸化分解机理尚无定论，因此针对这方面的研究较多。中科院上海冶金研究所洪梅等分别通过紫外光谱、 拉曼光谱和红外光谱对碳酸化过程中溶液的变化作跟踪测试，研究了铝酸钠溶液在碳酸化过程中（特别是碳酸化初期）的变化，探讨了碳酸化过程中化学反应的机理25,26。东北大学王志等研究了碳酸化过程中氢氧化铝的结晶析出机理、 二氧化硅的析出机理以及水合碳酸铝钠的形成和分解机理27； 并在此基础上研究了铝酸钠溶液碳酸化分解过程中溶液的质量浓度变化对碳酸化分解过程及其产品的粒度和强度的影响， 发现随着溶液质量浓度的提高，碳酸化分解率降低，产品氢氧化铝的粒度细化、强度降低28。中南大学李小斌等分析了铝酸钠溶液碳酸化分解过程的热力学，认为该过程中 H)3析出的真正机理是过饱和铝酸钠溶液的自发结晶；产品中 非吸附所致；同时还分析了丝钠铝石的形成热力学，为高浓中南大学硕士学位论文 第一章 绪论 6 度铝酸钠溶液碳酸化分解过程中产品杂质含量的控制提供理论依据29,30。苟中入等对高浓度铝酸钠溶液碳酸化分解进行了具体分析，提出了两个关键性难题，并给出了解决的基本思路和途径；通过对工业生 产与小型实验中的差异作深入分析，证明了高浓度铝酸钠溶液碳酸化分解的可行性31。文献 32模拟了工业铝酸钠溶液连续碳酸化分解条件，对分解过程不同阶段产物氢氧化铝的粒度、磨损指数和结晶形貌的变化进行了研究。 2. 工艺和产品质量 二十世纪八十年代，我国曾进行间断碳酸化分解制取砂状氧化铝的研究，此后多年一直沿用单槽间断作业。 1997 年山东铝业公司采用四槽串联，前三槽通气分解，末槽搅拌分解，首次实现了连续碳酸化分解。连续分解运行后，生产的氧化铝产品达到了砂状氧化铝的指标要求33， 为烧结法生产砂状氧化铝指明了方向。研究表明，增加连续碳酸化分解槽数将增大产品的粒度，山东铝业、中州铝业等都进行了六槽连续分解的工艺改造34。 由于烧结法生产氧化铝存在分解率偏低，细粒子含量较高等问题，文献 35,36分析了分解率偏低的原因，指出加超细高活性种子的碳酸化分解工艺可以和提高分解率并改善产品 H)3的物理性质(粒度、强度)；文献 37通过正交实验，确定了添加晶种时，改善产物粒度和强度的合理工艺条件。碳分过程受很多因素的影响，文献 38研究了不同试验条件下分解过程的变化,测定了产品氢氧化铝的 粒度和强度，得到了分解时间、分解温度以及原液分子比对产品的粒度和强度的影响规律。针对这些影响因素，文献 39提出了改善产品质量的措施， 包括强化深度脱硅工艺、 碳分首槽添加晶种、适当提前停气、保证适宜的分解时间和分解梯度、满足较低的分解初温等。文献40针对工艺的改进，提出了设备的改造方案，确保了连续碳酸化分解工序的稳定运行。 3. 环保与节能 碳酸化分解工序从单槽间断作业改为连续作业不仅能够提高产品的质量， 而且还提高了设备产能、 降低了电耗、提高了 高碳分分解率从而提高了产量41。碳酸化分解工序受上游工序影响很大，一方面从溶出工序得到的粗液在进行分解之前，必须有脱硅过程，制 成精制液，这样在分解时大部分而保证产品的纯度；另一方面从石灰炉得到的 须维持一定的浓度并达到一定的含尘量指标。针对粗液脱硅问题，中铝山东分公司采用间接加热连续脱硅工艺，既保证了碳分工序对精液的要求，又节约了蒸汽、降低了成本42。针对 用多管旋风除尘技术43或布袋收尘器44取代落后的湿式电收尘， 不仅能起到提高压缩机效率、延长清理周期、节约成本的目的，而且有效的保障了碳分工序的高效、稳定中南大学硕士学位论文 第一章 绪论 7 运行。碳分母液的回收利用也是环保与节能的一个重要方面，一般碳分母液的作用仅限于替代铝矿石配制生料。 中铝山东分公司利用碳分母液生产化工用含 称碳酸铝）45，为利用碳分母液回收 取得了显著的经济效益。中铝中洲分公司通过对碳分母液彻底碳酸化分解，提高了氧化铝的回收率46。 中铝山西分公司则利用碳分母液深度碳分产物制备固体铝酸钠47。 4. 自动控制 由于不能照搬国外拜耳法的经验与技术， 而必须开发符合自身具体情况的先进控制系统，所以国内碳分工序的自动化水平也不高。由于碳分工序现场工况复杂， 容易发生突发性事故， 文献 48结合碳酸化分解过程的机理特征和经验知识， 开发了碳分过程实时监控专家系统。 采用产生式规则与前向推理策略建立的监控系统减少了安全事故的发生。针对碳分过程易结疤、进料流量难以用常规过程检测仪表测量的特点，文献 49建立了基于汇流伯努利方程的进料流量软测量模型，并利用该模型设计了进料流程控制器，实现了进料流量的优化设定和稳定控制。 但由于只对碳分过程进行了局部优化， 而没有实现整个碳分过程的全局优化，所以没有实现闭环优化控制。针对碳分过程大滞后、强耦合的特点，文献 50建立了分解率模糊智能控制系统。用遗传算法优化隶属函数和模糊推理规则，较好的控制了 足了末槽分解率的 控制要求。但由于控制系统规则有限、缺乏良好的自学习能力，导致控制精度不高。文献 51建立了整个碳分工序的专家控制系统， 并采用前馈方法对大时滞因素进行修正。 针对碳分过程扰动多、大滞后等特点，文献 52提出了基于神经网络预测模型的末槽分解率预测补偿控制策略，增加了系统的预测能力和抗干扰的能力，削弱了大滞后因素的影响，提高了末槽分解率控制的精度。但由于只对末槽分解率进行了优化，而没有实现对整体分解率梯度的优化，控制效果有限。 目前， 中国铝业集团中州分公司连续碳酸化分解工序采用基于前馈补偿的专家控制技术。针对碳分生产中的大滞后现象，建立末槽分解率预测模型，提出了末槽分解率预测补偿控制算法，提高了末槽分解率的控制精度。在生产平稳的情况下可以取得比较好的控制效果。 但由于碳分生产过程非常复杂，外界扰动因素多，碳分工序仍然暴露了较多的问题，工况经常出现各种波动，如分解率梯度无法保证，分解率波动较大等。原因有三个： 第一，虽然目前的控制系统中引入了末槽分解率预测模型，但还是有相当一部分的关键参数（如 4#槽、 5#槽分解率）存在检测滞后，使检测数据不能代表当前的过程状态，从而导致了反馈控制缺乏应有的针对性，严重制约了反馈控制的中南大学硕士学位论文 第一章 绪论 8 效果。这是影响分解率控制精度的主要原因。因此，有必要对存在检测滞后的关键参数建立预报模型，克服检测滞后带来的影响。 第二，在专家系统中，由于知识属于精确型知识，因此观察事实与规则前件只允许精确匹配，不允许部分匹配。这容易造成系统过于频繁的调节，不利于生产的稳定性。因此，有必要引入模糊技术，用模糊语言的形式表达知识，用模糊逻辑进行推理，增强控制器的判断、推理能力。 第三，原有的专家控制系统结构复杂，控制量往往由主控制器和若干补偿控制器综合得到，这虽然考虑到了系统的复杂性，但却使知识的更新和扩充十分困难。因此，有必要改造控制系统的结构。 综上所述，结合碳分生产具体实际，综合运用碳分生产理论、计算机技术、现代控制理论等多学科知识，将先进控制技术合理运用于工业实际，研究和开发连续碳酸化分解过程的控制系统，具有重要的理论意义和实用价值。 能控制技术 智能控制是控制论、系统论、信息论和人工智能等多种学科交叉和综合的产物，为解决那些用传统方法难以解决的复杂系 统的控制提供了有效的理论和方法。自从付京孙教授 1965 年最早提出来智能控制的概念以来53，智能控制理论和技术得到了很大的发展，相继出现了人工神经网络控制、模糊控制、专家控制等多个较为成熟的控制方法，并在许多领域得到广泛的应用。 智能控制和传统控制在应用领域、控制方法、知识获取和加工、系统描述、性能考核及执行等方面存在明显的不同，主要表现在： (1)智能控制主要解决高度非线性、不确定性和复杂系统控制问题，而传统控制则着重解决单机自动化、不太复杂的过程控制问题； (2)在知识获取方面，传统控制通常是通过各种定理、定律来获取精确知识，而智能控制通常是通过直觉、学习和经验来获取和积累知识，这种知识通常是非精确知识； (3)在系统描述上，传统控制通常是用基于运动学方程、动力学方程和传递函数等数学模型来描述系统，而智能控制系统则是通过经验、规则用符号来描述； (4)在系统分析、研究、设计和信息处理方法上，传统控制理论通常应用时域法、频域法、根轨迹法、状态空间法等定量方法进行处理，而智能控制系统多采用学习训练、逻辑推理、判断、决策等符号加工的方法； (5)在执行和性能指标方面，传统控制有 稳态和动态等严格的性能指标，智能控制无统一的性能指标，而注意目的和行为的达到。 智能控制技术的主要方法有模糊控制、基于知识的专家控制、神经网络控制和智能集成控制等。 1. 模糊控制 中南大学硕士学位论文 第一章 绪论 9 模糊控制以模糊集合、模糊语言变量、模糊推理为其理论基础，以先验知识和专家经验作为控制规则54。其基本思想是用机器模拟人对系统的控制，就是在被控对象的模糊模型的基础上，运用模糊控制器近似推理等手段