许 锋
2003/09-2006/07，中国石油大学（北京），化学工程与技术（化工装备与过程控制），博士
中国石油大学（北京），人工智能学院，副教授，硕导
TEL：010- 8973 3457
E-mail：xufeng@cup.edu.cn
控制理论及应用
生产过程的先进控制与优化
化工过程的流程模拟与分析
过程控制与工艺设计一体化研究
国家自然科学基金项目（青年科学基金项目），化工过程裕量分析与控制设计——以催化裂化装置为例，项目批准号：21006127
PID参数自适应整定软件开发
化工过程裕量分析与设计
● 进行工艺设计时将过程的动态分析和控制系统的设计结合起来，提出了基于过程动态模型同时确定设计裕量和控制系统的工艺与控制集成优化设计方法。发现过程动态特性对设计裕量有很大影响，在考虑过程工艺条件和设备条件变化留出的工艺裕量外，还需留出一定的控制裕量以满足操作和控制的要求。
● 控制裕量与控制系统性能有关，系统对控制器性能的要求越高，所需要的控制裕量应越大。通过工艺与控制集成优化设计，使设计结果既能满足工艺要求，又能实现良好的自动控制。
● 进行工艺设计时将过程的动态分析和控制系统的设计结合起来，提出了基于过程动态模型同时确定设计裕量和控制系统的工艺与控制集成优化设计方法。发现过程动态特性对设计裕量有很大影响，在考虑过程工艺条件和设备条件变化留出的工艺裕量外，还需留出一定的控制裕量以满足操作和控制的要求。
● 控制裕量与控制系统性能有关，系统对控制器性能的要求越高，所需要的控制裕量应越大。通过工艺与控制集成优化设计，使设计结果既能满足工艺要求，又能实现良好的自动控制。
化工过程裕量评价与瓶颈分析
● 针对化工过程设计缺乏对总体裕量评价、裕量设计忽视控制要求及控制设计忽视裕量限制的问题，从过程的动态可操作性、控制性能和经济效益等方面进行化工过程的裕量分析和控制设计。基于过程稳态最优设计的灵敏度分析，提出了操作优化所能获得的最大潜在经济效益与设计变量的局部裕量有关，给出了一种基于操作优化的经济效益对化工过程的总体裕量进行评价的方法。
● 通过利用稳态优化的经济效益和动态优化的经济效益之差对装置的总体裕量进行划分，分清与可实现经济效益有关的工艺裕量和保证控制可实现性的控制裕量，从而减少裕量设计时的盲目性。
● 在此基础上，通过分析各设计变量的局部裕量对装置总体裕量、可实现经济效益以及控制性能的影响，给出了确定存在瓶颈的设计变量的方法。
● 为了保证在有限设计裕量条件下控制系统的可实现性，基于操作裕量分析给出了基于有限设计裕量的控制系统设计方法，包括操作裕量与控制性能的关系、常规控制系统的结构设计和参数设计。
● 针对化工过程设计缺乏对总体裕量评价、裕量设计忽视控制要求及控制设计忽视裕量限制的问题，从过程的动态可操作性、控制性能和经济效益等方面进行化工过程的裕量分析和控制设计。基于过程稳态最优设计的灵敏度分析，提出了操作优化所能获得的最大潜在经济效益与设计变量的局部裕量有关，给出了一种基于操作优化的经济效益对化工过程的总体裕量进行评价的方法。
● 通过利用稳态优化的经济效益和动态优化的经济效益之差对装置的总体裕量进行划分，分清与可实现经济效益有关的工艺裕量和保证控制可实现性的控制裕量，从而减少裕量设计时的盲目性。
● 在此基础上，通过分析各设计变量的局部裕量对装置总体裕量、可实现经济效益以及控制性能的影响，给出了确定存在瓶颈的设计变量的方法。
● 为了保证在有限设计裕量条件下控制系统的可实现性，基于操作裕量分析给出了基于有限设计裕量的控制系统设计方法，包括操作裕量与控制性能的关系、常规控制系统的结构设计和参数设计。
多变量过程回路配对与常规控制系统设计
● 针对化工过程高维大系统，提出了多种关联分析与变量配对方法，根据误差平方积分准则定义了相对能量增益阵(relative energy gain array，REGA)，针对不稳定系统基于广义预测控制的控制率参数导出输入/输出的相关性矩阵，提出了频域相对增益阵，并利用RGA数和复平面单位圆对频域RGA进行改进。
● 并基于非方RGA的性质，提出了对复杂工业过程大系统设计进行包括串级、前馈、单回路在内的复杂常规控制系统一体化设计方法。
● 针对化工过程高维大系统，提出了多种关联分析与变量配对方法，根据误差平方积分准则定义了相对能量增益阵(relative energy gain array，REGA)，针对不稳定系统基于广义预测控制的控制率参数导出输入/输出的相关性矩阵，提出了频域相对增益阵，并利用RGA数和复平面单位圆对频域RGA进行改进。
● 并基于非方RGA的性质，提出了对复杂工业过程大系统设计进行包括串级、前馈、单回路在内的复杂常规控制系统一体化设计方法。
基于状态观测器的软仪表
● 化工过程一般为高维非线性广义系统，形式复杂，难以简化，且由于测点配置的不合理和存在不可测输入而往往不具备可观性。为满足此类系统的软测量要求，需要基于广义系统的可观性判据分析测点配置是否合理以及增加测点的方案。
● 在满足可观性的前提下，设计基于广义系统的非线性状态观测器对不可测变量进行在线估计以实现软测量。以催化裂化装置为主要研究对象，分析催化裂化装置测点配置是否合理，设计出催化裂化装置合理配置测点的方案，进而设计基于广义系统的非线性状态观测器对催化剂循环量、产品分布等不可测变量进行观测，实现不可测变量的软测量。
● 化工过程一般为高维非线性广义系统，形式复杂，难以简化，且由于测点配置的不合理和存在不可测输入而往往不具备可观性。为满足此类系统的软测量要求，需要基于广义系统的可观性判据分析测点配置是否合理以及增加测点的方案。
● 在满足可观性的前提下，设计基于广义系统的非线性状态观测器对不可测变量进行在线估计以实现软测量。以催化裂化装置为主要研究对象，分析催化裂化装置测点配置是否合理，设计出催化裂化装置合理配置测点的方案，进而设计基于广义系统的非线性状态观测器对催化剂循环量、产品分布等不可测变量进行观测，实现不可测变量的软测量。
罗雄麟，许锋著. 过程控制与工艺设计一体化——催化裂化装置动态机理建模与控制分析设计（ISBN 978-7-03-021609-0）. 科学出版社，2008