5、工业系统分布式控制与滤波及模型预测控制策略解析

工业系统分布式控制与滤波及模型预测控制策略解析

一、工业系统控制性能评估与分布式控制系统优势

（一）控制性能评估

在工业系统中，存在连续控制、数字控制和网络控制等不同控制方式，其性能表现与采样周期密切相关。连续控制的性能与采样周期无关，在固定控制律下，性能指标保持恒定。而数字控制的性能在无其他不确定性时，仅取决于采样周期。我们可以根据控制系统带宽和采样率的关系，估算数字控制中采样周期导致性能下降的点。对于网络控制，需要进一步研究网络诱导延迟和设备处理时间延迟的特性和统计信息来确定相关性能点。随着采样周期变小，网络流量负载加重，发生冲突的可能性增加。以下用表格展示不同控制方式下性能与采样周期的关系：
|控制方式|性能与采样周期关系|性能下降点确定方法|
| ---- | ---- | ---- |
|连续控制|无关，固定控制律下性能指标恒定|无|
|数字控制|仅取决于采样周期|根据控制系统带宽和采样率关系估算|
|网络控制|受采样周期影响，周期小流量负载加重|研究网络诱导延迟和设备处理时间延迟特性和统计信息|

（二）分布式控制系统（DCS）的优势

现代 DCS 在实际应用中十分广泛，可编程逻辑控制器（PLC）和监控与数据采集系统（SCADA）发挥着重要作用。尽管如今所有控制系统在一定程度上都是分布式的，且 DCS 与其他系统的概念有所融合，PLC 和 SCADA 系统的使用也迅速增长，但 DCS 仍具有以下优势：
1. 完整性 ：传统 DCS 导致的预期过程停机时间明显少于使用 SCADA/PLC 的情况。在炼油厂等场景中，一次事故的损失可能远超 DCS 与