——浙江大學高端控制裝備及系統的設計開發平臺研究與應用成果紀實

　　背景介紹：浙江大學孫優賢院士為核心的科研團隊在近三十年服務大中型企業優化升級的基礎上，解決了高端控制裝備及系統的高安全性、高可靠性、高適應性和大規模化等四大難題，聯合上海電氣等高端裝備制造和應用企業，研發出面向重大工程配套的高端控制裝備及系統的設計開發平臺。該成果榮獲2013年度國家科技進步一等獎。

　　二十世紀五六十年代中國的重大裝備制造業開始起步。隨著改革開放的發展，國民經濟全面復蘇，工業快速發展，而裝備制造業則是工業發展的心臟和國民經濟的生命線，是支撐國家綜合國力的重要基石。1998年中央經濟工作會議明確提出“要大力發展裝備制造業”。然而半個多世紀以來，與裝備制造業相配套的高端控制裝備幾乎完全被國外壟斷。

　　隨著大型生產裝備的復雜化，裝備控制系統越來越重要，控制系統的強弱，不僅直接決定了企業的生產規模，也直接決定了產品的質量和生產安全。然而平臺性核心技術的缺失，成為中國工業大而不強、受制于人的關鍵之“痛”，也對國家經濟和產業安全帶來威脅。

　　浙江大學以孫優賢院士為核心的科研團隊，在近三十年服務大中型企業優化升級的基礎上，瞄準高端控制裝備及系統的高安全性、高可靠性、高適應性和大規模化等四大難題，成功研制出面向重大工程配套的高端控制裝備及系統的設計開發平臺，形成了自主知識產權的核心技術體系。運用這一平臺，開發了面向冶金、能源、化工、煤化等領域各種重大工程需求的系列高端控制裝備及系統，這對于國家安全、經濟安全、以及裝備制造業加快發展，具有戰略意義。

　　高端控制裝備及系統的軟件平臺技術：原創性提出工程對象多領域模型，實現工程對象控制策略的自動化編程，提高工程設計編程效率與可靠性；成功開發分布式工程實時數據庫，滿足工業數據高安全性、多實時性、多語義性、多時空性、多尺度性的信息集成要求；開發圖形化編程、文本編程及多語言混合編程的控制編程語言與集成開發環境，支持大規模復雜系統的在線動態調試、遠程協同編程、行業算法庫封裝重用等功能。

　　高端控制裝備及系統的硬件平臺技術：率先提出多重化硬件冗余表決機制與運算節奏同步算法，實現全系統多重化硬件冗余，保證控制系統的高可靠性與高可用性；以控制裝備元件及系統的工作性能退化為切入點，系統地提出性能退化定量分析與監測技術，為控制裝備健康狀態的定量監測提供基礎；創建具備高度自動化的復雜工程實驗系統，為測試驗證硬件系統的可靠性和性能指標提供了關鍵裝備。

　　高端控制裝備及系統的先控與優化平臺技術：研發了系列先進控制和優化算法，創造性地提出帶前饋的大型高爐TRT裝置頂壓約束預測控制算法和基于管網阻力系數等效的專家智能控制方法，研制成功自主技術的特大型高爐TRT裝置優化控制系統；率先提出大型空分裝置產品質量和節能最大效果下同時保證過程可操作性和可控性的控制優化一體化方法，建立多種非線性模型，提出多種有效的非線性模型預測控制、超高純控制和節能優化方法。

　　浙江大學的高端控制裝備研發成果成功應用于大型高爐、大型火電等重大工程2500余套，其中大型高爐TRT裝置優化控制系統市場占有率90%以上，技術性能主要指標優于國外主流控制系統，達到同類技術的領先水平，產品已出口韓國等多個國家，具有國際市場競爭優勢。形成授權發明專利65項，軟件著作權30項，SCI、EI論文108篇，專著、編著4本；近三年經濟效益72.9億元。