獲得榮譽

2021年11月3日，“鋼鐵行業多工序多污染物超低排放控制技術與應用”獲得2020年度國家科學技術進步獎二等獎。

用頻域法研究多參數控制系統 的分析與設計的科學。現代控制理論的重要分支學 科。研究對象為多輸入、多輸出控制系統。該理論是 把一個多輸入-多輸出、回路間緊密關聯的系統設 計，轉化為一組單變量系統的設計，進而可選用某一 種古典方法 (如奈奎斯特和伯德的頻率響應法、伊萬 斯的根軌跡法等) 完成多參數系統的設計。

多參數頻域控制理論主要研究如何將頻率響應法 推廣到多參數控制系統設計。其主要設計理論包括： 羅森布洛克 (Rosenbrock) 的逆奈化陣列法、梅奈 (Mayne) 的序列回差法、麥克法蘭 (Macfarlane) 的特征軌跡法、歐文斯 (Owens) 的并矢展開法等。 由于頻域設計要依賴大量圖形信息，且設計過程要反 復多次才能完成，因此，計算機輔助設計 (CAD) 是多參數頻域理論重要的組成部分和研究內容。目 前，這一理論正在向縱深方向發展。

歷來用模擬調節器進行控制時，除了對應一個控制變量選擇一個操作變量以外，也可控制多個獨立單環所組成的過程，從而對整個過程進行控制。但是生產過程在本質上是多參數系統，而且變量之間有種種影響。因此，在設計控制系統時，要盡可能避免互相影響。為了避免互相影響使控制性能變壞，對于有些即使本來需要控制的變量也寧可放棄而不控制。這樣就不可避免地要出現所謂“失控”現象。例如，在蒸餾塔的控制系統中，對塔頂或塔底的任何一個組成部分進行自動控制時，就可以發現還存在有不能進行自動控制的“失控”等現象。

近年來，在化工生產過程中，設備間的互相影響正在顯著增加。因此，一個操作變量會影響到許多控制變量。再有，一個控制變量也能支配受許多操作變量影響的，作為多參數系統的整個控制過程。想要在控制過程中消除影響，必須同時把許多參數綜合起來加以控制，這樣的控制方式，就是多參數控制。

在以前，多參數控制系統必須要安裝許多調節器及運算器才能進行控制，僅在某些特殊的情況下使用。但是，隨著DDC直接數字控制系統的普及，多參數控制系統實現起來也就更加經濟了。

上一節敘述了不互相影響的控制，不互相影響的控制并不是最佳控制，另外，對于外來干擾的控制也比較困難。因此，目前關于多參數控制系統，又提出了種種控制方式·這些控制方式既利用了系統的外部變量，也利用了系統的內部狀態變量，并且，在控制過程中做到不互相影響，從而獲得良好的控制性能。在這些控制方式中，這里主要闡述高橋提出的關于DDC多參數控制系統的設計方法。在多參數控制過程中加上反饋，構成串級系統，適當地選擇反饋環節，既可改善整個系統的動態特性，又便于對整個系統加以控制。基于這些考慮，因此，可在線性控制對象的模態域中決定控制算法矩陣．這里的模態域，是指線性控制對象的矩陣為了Jordan棕準型的狀態空間。

研究一下用以下的公式所裘示的n階線性定常控制對象：

現在研究圖3所表示的串級控制系統。亦即，從影響內部狀態變量的p中檢測出必要的信息y，然后用第2個閉環控制矩陣尺來進行反饋控制，實際上想要控制的控制變量，通過主反饋回路與設定值相比較，從而得到主控制矩陣的輸入，主控制器的輸出m成為第2個反饋回路串聯起來構成串級控制。

如果主反饋回路所操縱的控糊變量以外的變量，還有可以作為y被檢測出來，并可通過K進行反饋的，則形成所謂利用控制變量以外的狀態變量而進行的控制。