东北大学流程工业综合自动化国家重点实验室概况

发布时间:2017-07-20 编辑:张莉

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  实验室简介

  流程工业综合自动化国家重点实验室的前身是郎世俊教授领导的工业自动化教研室(1955)和张嗣瀛院士领导的控制理论教研室(1970)。1996年东北大学自动化研究中心(主任柴天佑)与东北大学系统工程研究所整合组建工业生产过程综合自动化冶金部重点实验室。2001年成立863计划流程工业综合自动化重点实验室。2002年初成立东北大学流程工业综合自动化实验室;2003年被辽宁省教育厅确认为辽宁省高校重点实验室。2003年底经教育部批准,开始筹建流程工业综合自动化教育部重点实验室,2004年1月开始实施实验室的建设计划,2005年12月通过教育部验收专家组的验收,2006年9月实验室参加信息科学领域教育部重点实验室现场评估,成绩“优秀”。2007年3月经教育部推荐,以部级实验室参加科技部对信息科学领域国家重点实验室现场评估,成绩“良好”,在参评6家国家重点实验室排名第3。

  2011年4月通过科技部国家重点实验室评审,2011年10月科技部正式批准开始筹建国家重点实验室。实验室领导班子和学术委员会进行了重新组建,柴天佑院士担任实验室主任,吴澄院士担任学术委员会主任,戴汝为院士和张嗣瀛院士担任学术委员会名誉主任、孙优贤院士和柴天佑院士担任学术委员会副主任。实验室固定人员50人,拥有国家自然科学基金委创新研究群体2个。实验室现有院士2人、新世纪百千万人才工程国家级人选2人,长江学者特聘教授3人、长江学者讲座教授5人、国家杰出青年基金获得者4人、海外杰出青年基金获得者2人、教育部新世纪优秀人才12人。实验室现有教授30人,副教授8人,其中博士生导师22人,讲师5人,助教1人,工程技术人员3人,专职管理人员3人,具有博士学位的教师人数占科研人员人数的97.7%,45岁以下的教师人数占科研人员人数的59.1%。

  主要研究方向

  实验室面向实现我国流程工业绿色化与综合自动化、实现企业全局优化、提高企业竞争力的重大需求,解决实现流程工业综合自动化提出的工业界亟待解决的,对控制理论与控制系统设计方法中具有挑战性的关键科学技术问题,确定了实验室的主要研究方向为:生产全流程一体化控制、企业生产与运作管理中的建模与优化决策方法、具有综合复杂性的工业过程智能建模与控制、难测工艺参数与生产指标的软测量与检测技术及装置、生产过程的运行工况故障预测、诊断与自愈控制。五个研究方向形成有机的整体,以工业装置的检测与控制—复杂工业过程的运行控制与运行工况故障诊断—生产管理与运作管理的决策—全流程一体化控制—流程工业综合自动化理论与方法为主线,解决难测参数与生产指标的实时检测、具有综合复杂性的工业过程的控制、难以建立数学模型的工业过程的安全运行控制、以综合生产指标为目标的生产全流程运行控制以及综合自动化系统的安全性、协同性和易用性等的理论与方法问题。主要研究方向的相互关系如下图所示。

  1)生产全流程一体化控制

  流程工业综合自动化是采用自动化技术,以计算机和网络技术为手段,将生产过程的生产工艺技术、设备运行技术和生产过程管理技术进行集成,实现生产过程的控制、运行、管理的优化集成,从而实现管理的扁平化与精细化和与产品质量、产量、成本、消耗相关的综合生产指标的优化控制。因此,需要从总体上研究生产全流程一体化控制的体系结构、设计技术、集成技术和实现技术。主要研究内容包括:

  生产全流程一体化过程控制系统的模型体系、模型结构与建模方法

  数据、机理分析和知识驱动的复杂工业过程整体优化控制理论与方法

  生产制造全流程运行优化控制方法

  全流程运行优化控制与企业生产与运作管理的优化集成方法

  综合自动化系统的半实物仿真系统的研制与仿真研究

  综合自动化系统体系结构、设计方法、实现技术及工程应用

  2)企业生产与运作管理中的建模与优化决策方法

  生产管理与经营决策是综合自动化的一个核心内容。“管理与决策”将设备级的底层自动化系统与企业面临的产品、原料两个市场联系起来,使企业成为一个“资源配置合理、物料流动有序、生产井井有条”

  的有机整体,在整个综合自动化中起着“提纲挈领”的作用。主要包括:

  数据和模型相融合的多目标非线性智能优化理论与方法

  企业运作管理中的建模与优化决策方法

  流程工业生产计划调度和物流与供应链计划调度中的建模与优化理论和技术

  流程工业一体化计划调度理论与方法

  制造执行系统的体系结构、设计方法与实现技术及应用

  企业资源计划系统的体系结构、设计方法与实现技术及应用

  3)具有综合复杂性的工业过程混合智能建模与控制

  具有综合复杂性的工业过程控制是对基于数学模型的控制理论与控制器设计方法具有挑战性的难题。混合智能建模与控制的理论和技术是实现复杂工业系统运行优化和优化控制的理论基础。主要研究内容包括:

  复杂工业过程混合智能建模方法

  非线性鲁棒自适应控制

  多变量智能解耦控制理论与方法

  数据驱动的具有综合复杂性的工业过程智能控制方法

  复杂工业系统的分析与优化控制方法

  重大耗能设备智能优化控制系统的研究与应用

  4)难测工艺参数与生产指标的软测量与检测技术及装置

  流程工业工艺参数与生产指标是确保生产全流程安全、可靠、高效运行的关键参数与指标。其检测、监控、分析测试技术和装置是综合自动化系统得以正常运行的神经中枢。主要研究内容包括:

  黑体空腔辐射测温理论及其钢水、板坯测温技术

  气力输送粉体流动参数检测方法与装置

  高精度固液相混合流体流量检测技术与装置

  管道破损内检测与实时泄漏检测定位技术及装置

  难测工艺参数与性能指标的软测量方法

  与生产过程质量、效率、能耗、物耗相关的生产指标在线检测技术与装置

  5)生产过程的运行工况故障预测、诊断与自愈控制

  生产过程的故障诊断与安全运行技术是保证大型生产制造装备安全、可靠运行的前提,是保证生产制造全流程优化运行的关键技术,也是综合自动化系统正常运行的保证;其涉及的理论与方法也是对已有的以控制器、执行机构和检测装置为对象的故障诊断与容错控制方法的挑战。主要包括:

  复杂工业过程的监控方法

  模型与数据驱动的复杂工业过程运行工况的故障预报、诊断与自愈控制

  生产过程全流程控制与管理决策中的故障诊断、预报与安全运行控制技术

  工业过程故障诊断与安全运行系统的体系结构、设计方法与实现技术及应用

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