黄德先 研究员,博士生导师

通信地址:北京清华大学自动化系  邮政编码:100084
联系电话:010-62784964  Fax:010-62786911
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教育背景

1978年9月至1982年7月 华东石油学院自动化系化工仪表自动化专业学习,获工学学士学位

1985年9月至1988年6月 中国石油大学(北京)研究生部工业自动化专业学习,获工学硕士学位

1995年9月至1999年11月 清华大学自动化系控制理论与控制工程专业学习,获工学博士学位

工作履历

1982年7月-1985年9月 华东石油学院自动化系    助教

1988年6月-1992年12月 中国石油大学(华东)自动化系    讲师,教研室副主任

1992年12月-1995年6月 中国石油大学(华东)自动化系    副教授,研究室主任

1995年6月-2000年12月 中国石油大学(华东)信息与控制工程学院    教授,研究室主任,研究所所长

2000年12月-至今 清华大学自动化系    研究员

学术兼职

2013年12月-至今 中国自动化学会任理事

2008年7月-至今  中国自动化学会过程控制专业委员会担任副主任

2002年8月-至今 中国化工学会信息技术应用专业委员会担任副主任

2003年6月-至今 中国系统工程学会过程系统工程专业委员会担任委员

2007年11月-至今  《CHINESE JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING》期刊编委会担任编委

2003年任IFAC ADCHEM 2003, Organizing Committee Member

2009年任IEEE ICNSC 2009 International Program Committee Member

研究领域

[1] 流程工业过程建模理论与技术
复杂生产过程的控制、优化和计划优化、调度优化都需要模型,而由于过程复杂,模型难以建立制约了这些方面的发展,因而建模是当前本领域研究的热点之一,也是我们从事的研究方向之一。

[2] 生产过程先进控制理论与技术
流程工业的先进控制是大型企业的战略目标。先进控制是用来处理那些采用常规控制效果不好,甚至无法控制的复杂工业过程控制的问题。通过实施先进控制,可以改善过程动态控制的性能、减少过程变量的波动幅度,使之能更接近其优化目标值,从而使生产装置在接近其约束边界的条件下运行,最终达到增强装置运行的稳定性和安全性、保证产品质量的均匀性、提高目标产品收率、增加装置处理量、降低运行成本、减少环境污染等目的。

[3] 流程工业综合自动化
流程工业综合自动化的研究目标是在流程工业生产过程中,综合考虑资源、能源的高效利用、环境控制和生态协调等因素,集成采用生产工艺技术、自动化技术、信息技术、优化技术等先进制造技术,达到提高产品质量和产量、降低物耗与能耗、减少环境污染之目的,实现企业综合经济技术指标的最优化,确保可持续发展。该领域涉及到多个学科和技术领域的交叉与融合。

研究概况


1.基于大数据解析的流程工业综合自动化技术升级,清华信息科学与技术国家实验室(筹)面上研究项目,2014年1月至2014年12月

2.多变量大系统的因果拓扑辨识和异常溯源,清华大学自主科研计划课题,2014年1月至2016年12月

3.流程工业先进控制软件套装项目,横向课题,2013年2015年

4.炼油过程集成优化控制与调度优化理论方法研究,国家自然科学基金课题,2013年1月至2016年12月

5.复杂系统运行状态的监测、诊断与智能调控, 国家973课题,2012年至2016年

6.气分装置的精馏过程优化控制,横向课题,2013年至2015年

7.加热炉优化控制,横向课题,2012年至2013年

8.气分装置优化控制的开发应用,横向课题 ,2012年2013年

9.氯碱化工的节能环保与安全管控MES开发与应用,国家863重大专项课题,2013年到2015年

10.精馏过程基于分片线性代理模型的实时优化和控制技术研究与应用  国家自然科学基金课题    2010年1月至2012年12月

11.炼油厂全厂加热炉先进控制与优化项目  中国石油与天然气总公司课题,2008年至2014年

12.炼油行业面向节能降耗的过程控制与优化集成技术及应用,十一五863目标导向类课题,2007年8月至2010.8

13.基于多源信息融合的软测量与推断控制技术及应用,十一五863探索导向类课题    2006年12月至2009年12月

14.大型PX装置全流程优化和先进控制技术研究与应用,横向课题,2006年8月至2009年12月

15.复杂生产过程基于微粒群的优化调度理论与方法用,国家自然科学基金课题,2006年1月至2008年12月

16.常压加热炉优化控制  横向课题,2005年2月至2006年11月

17.石化生产装置先进控制技术研发与应用  横向课题,2005年1月至2007年12月

18.炼油石化生产装置先进控制技术和软件研究开发,科技部十五863项目,2004年10月至2006年6月

19.催裂化装置稳定吸收单元先进控制技术研究与应用,横向课题,2003年7月至2004年7月

20.丙烯精馏塔和热媒炉优化控制技术开发与应用,横向课题,2003年3月至2004年12月

21.多模式、变约束、多目标的生产制造过程实时智能操作优化理论与方法研究,科技部973项目子课题,2002年12月至2008年12月

22.复杂工业过程的先进控制技术与软件,科技部十五863项目,2001年11月至2003年11月

23.流程工业生产过程的先进控制系统,科技部十五攻关,2001年11月至2003年12月

24.青霉素发酵工艺优化研究与应用,横向课题,2001年7月至2002年10月

25.抚顺石油化工分公司CIMS总体设计,横向课题,2001年6月至2002年3月

奖励与荣誉

2013年获中国石油和化工自动化应用协会颁发的科技发明一等奖

2011年获中国石油和化工自动化应用协会颁发的科技发明一等奖

2010年获得中国化工学会信息技术专业委员会颁发的学术贡献奖

2010年获得中国化工学会信息技术专业委员会颁发的教育贡献奖

2009年获得中国自动化学会颁发的过程控制贡献奖

2004年获山东省科学技术奖励委员会颁发的山东省科学技术进步二等奖

2000年 获得中国石油化工总公司颁发的中石化科技进步一等奖

1999年 获得山东省科学技术奖励委员会颁发的山东省科技进步三等奖

1998年 获得中国石油与天然气总公司颁发的中石油优秀教学成果三等奖

1998年 获得山东省颁发的山东省计算机应用优秀成果三等奖

1995年 获得中国石油化工总公司颁发的中石化科技进步二等奖

1993年 获得国务院颁发的政府特殊津贴

1991年 获得山东省教委颁发的山东省优秀教学成果三等奖

1990年 获得国家科学技术委员会颁发的国家科技进步二等奖

1989年 获得中国石化总公司颁发的中石化科技进步一等奖

学术成果

主要论文
1.Chao Shang, Xinqing Gao, Fan Yang, Dexian Huang, A Novel Bayesian Framework for Dynamic Soft Sensor Based on Support Vector Machine with Finite Impulse Response, Accepted by IEEE Transactions on Control Systems Technology

2.Benben Jiang, Fan Yang, Wei Wang, Dexian Huang, Simultaneous Order and Parameter Identification of  Bi-directional Paths in Closed-loop Systems with Colored Noise, Accepted by IEEE Transactions on Automation Science and Engineering

3.Xiaoyong Gao, Yongheng Jiang, Dexian Huang, Zhihua Xiong. A novel high level canonical piecewise linear model based on simplicial partition and its application. Accepted by ISA Transactions.

4.Shang, Chao; Yang, Fan; Huang, Dexian; Lyu, Wenxiang, Data-driven soft sensor development based on deep learning technique, Journal of Process Control, v 24, n 3, p 223-233, March 2014

5.Gao, Xiaoyong; Shang, Chao; Jiang, Yongheng; Huang, Dexian; Chen, Tao, Refinery scheduling with varying crude: A deep belief network classification and multimodel approach, AIChE Journal, v 60, n 7, p 2525-2532, July 2014

6.Shi, Lei; Jiang, Yongheng; Wang, Ling; Huang, Dexian, Refinery production scheduling involving operational transitions of mode switching under predictive control system, Industrial and Engineering Chemistry Research, v 53, n 19, p 8155-8170, May 14, 2014

7.Gao, Xinqing; Yang, Fan; Huang, Dexian; Ding, Yanjun, An iterative two-level optimization method for the modeling of wiener structure nonlinear dynamic soft sensors, Industrial and Engineering Chemistry Research, v 53, n 3, p 1172-1178, January 22, 2014

8.吕文祥,张金柱,江奔奔,栾志业,黄德先, 热集成耦合的精馏过程控制,化工党报, v 64, n 12, p 4319-4324, 2013

9.余冰,高小永,摆亮,施磊,江永亨,黄德先,炼油企业全厂调度优化系统的设计与开发,化工进展32(2):475-480, 2013年

10.Yu X., Xiong Z., Huang D., Jiang Y. Model-based iterative learning control for batch processes using generalized hinging hyperplanes. Industrial and Engineering Chemistry Research,52(4):1627-1634, 2013

11.Wei Y., Jiang Y., Yang F., Huang D.,Three-stage decomposition modeling for quality of gas-phase polyethylene process based on adaptive hinging hyperplanes and impulse response template. Industrial and Engineering Chemistry Research,52(16):5747-5756, 2013

12.Jiang B.,Yang F., Huang D.,Wang W.,Extended-AUDI method for simultaneous determination of causality and models from process data,American Control Conference (ACC), 2013

13.Zhou, Chang; Liu, Qiyue; Huang, Dexian; Zhang, Jie. Inferential estimation of kerosene dry point in refineries with varying crudes. Journal of Process Control, v 22, n 6, p 1122-1126, July 2012

14.Yu, Xiaodong; Huang, Dexian; Jiang, Yongheng; Jin, Yihui. Iterative learning belief rule-base inference methodology using evidential reasoning for delayed coking unit. Control Engineering Practice, v 20, n 10, p 1005-1015, October 2012

15.Bai, Liang; Jiang, Yongheng; Huang, Dexian. A novel two-level optimization framework based on constrained ordinal optimization and evolutionary algorithms for scheduling of multipipeline crude oil blending.  INDUSTRIAL & ENGINEERING CHEMISTRY RESEARCH, v 51, n 26, p 9078-9093, July 4, 2012

16.BAI Liang, WANG Junyan, JIANG Yongheng and HUANG Dexian. Improved hybrid differential evolution-estimation of distribution algorithm with feasibility rules for NLP/MINLP engineering optimization problems. Chinese Journal of Chemical Engineering, v 20, n 6, p 1074-1080, December 2012

17.吕文祥; 张金柱; 杨跃; 黄德先;可变限幅滤波方法的参数分析与改进. 清华大学学报(自然科学版),52 (8): 1106-1111, 2012,TNList,973

18.黄德先; 余冰; 高小永; 摆亮; 施磊; 江永亨;基于分片线性代理模型的成品油调合优化, 清华大学学报(自然科学版),52 (9): 1230-1235, 2012, TNList,973

19.王平; 田学民; 黄德先;双环管聚丙烯反应过程牌号切换优化控制策略,清华大学学报(自然科学版),52 (9):1236-1243, 2012, 973

20.Jiang, Benben; Yang, Fan; Jiang, Yongheng; Huang, Dexian, An extended AUDI algorithm for simultaneous identification of forward and backward paths in closed-loop systems,IFAC Proceedings Volumes (IFAC-PapersOnline), v 8, n PART 1, p 396-401, 2012, 8th International Symposium on Advanced Control of Chemical Processes, ADCHEM 2012

21.Yu, Xiaodong ; Wei, Yujie ; Huang, Dexian1 ; Jiang, Yongheng ; Liu, Bo ; Jin, Yihui, Intelligent switching expert system for delayed coking unit based on iterative learning strategy, Expert Systems with Applications,2011,38(7): 9023-9029

22.张伟勇,李映,黄德先等,基于稳态模型的加热炉烟风系统控制,浙江大学学报(工学版),2011,45(12):140-145

23.邵昀明,朱鹰,黄德先等,有毒气体扩散源参数估计方法综述,化工学报,2011,62(10):2677-2683

24.王平,田学民,黄德先, 基于全局正交配置的非线性预测控制算法, 化工学报,2011, 62(8),p2200-2205

25.Bai, Liang; Jiang, Yongheng; Huang, Dexian; Liu, Xianguang, A novel scheduling strategy for crude oil blending, Chinese Journal of Chemical Engineering, v 18, n 5, p 777-786, October 2010

26.王平,田华阁,田学民,黄德先,一种基于增量式SVR学习的在线自适应建模方法,化工学报,2010,61(8):2040-2045

27.江永亨,蔡阳阳,黄德先,无主炼原油的原油调合调度问题,化工学报,2010,61(8):, p 365-368, 2010

28.朱鹰,刘祁跃,吕文祥,江永亨,黄德先,基于分片线性近似方法的煤油干点估计,化工学报,2010,61(8):2035-2039

29.江永亨,蔡阳阳,黄德先,基于序的原油调合调度问题,化工学报,2010,61(2):365-368

30.LU, Wenxiang; ZHU, Ying; HUANG, Dexian; JIANG, Yongheng; JIN, Yihui, A New Strategy of Integrated Control and On-line Optimization on High-purity Distillation Process, Chinese Journal of Chemical Engineering, v 18, n 1, p 66-79, February 2010

31.吕文祥,摆亮,黄德先等,针对原油性质变化的常减压先进控制研究与应用, 化工学报, v 60, n 10, p 2522-2528, 2009

32.Lu, Wenxiang; Yang, Qing; Huang, Dexian; Jin, Yihui,A dynamic soft-sensing method based on impulses response template and parameter estimation with Modified DE Optimization,IFAC Proceedings Volumes, v 17, n 1, 2008

33.Qian, B.; Wang, L.; Hu, R.; Huang, D.X.; Wang, X., A DE-based approach to no-wait flow-shop scheduling, Computers and Industrial Engineering,v 57, n 3, p 787-805, October 2009

34.Qian, B.; Wang, L.; Huang, D.X.; Wang, X., An effective hybrid DE-based algorithm for flow shop scheduling with limited buffers,International Journal of Production Research, v 47, n 1, p 1-24, January 2009

35.钱斌; 王凌; 黄德先; 江永亨; 王雄;动态零等待流水线调度问题的滚动策略及优化算法,控制与决策, 2009年, 24(4):481-487

36.吕文祥; 施大鹏; 黄德先; 金以慧, 二甲苯精馏装置先进控制与节能优化应用,化工学报, v 61, n 1, p 193-198, 2009

37.Qian, Bin; Wang, Ling; Huang, De-xian; Wang, Wanliang;Wang, Xiong, An effective hybrid DE-based algorithm for multi-objective flow shop scheduling with limited buffers, Computers and Operations Research, v 36, n 1, p 209-233, January 2009

38.Qian, Bin; Wang, Ling; Huang, De-Xian; Wang, Xiong, Multi-objective no-wait flow-shop scheduling with a memetic algorithm based on differential evolution, Soft Computing, v 13, n 8-9, p 847-869, 2009

39.Qian, Bin; Wang, Ling; Huang, De-Xian; Wang, Xiong, Scheduling multi-objective job shops using a memetic algorithm based on differential evolution, International Journal of Advanced Manufacturing Technology, v 35, n 9-10, p 1014-1027, January 2008

40.Qian, Bin; Wang, Ling; Hu, Rong; Wang, Wan-Liang;Huang, De-Xian; Wang, Xiong, A hybrid differential evolution method for permutation flow-shop scheduling,International Journal of Advanced Manufacturing Technology, v 38, n 7-8, p 757-777, September 2008

41.王钧炎,黄德先. 基于混合差分进化算法的混沌系统参数估计. 物理学报,2008,57(5):2755-2759

42.ZHANG, Weiyong; HUANG, Dexian; WANG, Yudong; WANG,Jingchun,Adaptive State Feedback Predictive Control and Expert Control for a Delayed Coking Furnace,Chinese Journal of Chemical Engineering, v 16, n 4, p 590-598, 2008

43.于晓栋,吕文祥,黄德先,金以慧. 基于HYSYS和NSGA-Ⅱ的常压塔多目标优化. 化工学报,2008 59 (7): 1646-1649

44.王钧炎,黄德先. 基于差分进化算法和HYSYS机理模型的催化重整过程优化. 化工学报,2008 59 (7): 1755-1760王钧炎,黄德先. 基于混合差分进化算法的软测量时延参数估计. 化工学报,2008 59 (8):2058-2064

45.徐杰,黄德先. 基于混合粒子群算法的多目标车辆路径研究. 计算机集成制造系统,2007,34(4): 14-17

46.栾志业,黄德先,金以慧. 间歇聚丙烯反应温度的一般模型控制方法. 天津大学学报,2007,40( 3):346-351

47.Liu, Bo ; Wang, Ling; Jin, Yi-Hui; Huang, De-Xian;Tang, Fang, Control and synchronization of chaotic systems by differential evolution algorithm, Chaos, Solitons and Fractals, v 34, n 2, p 412-419, October 2007

48.Liu, Bo; Wang, Ling; Jin, Yi-Hui; Tang, Fang; Huang,De-Xian, Directing orbits of chaotic systems by particle swarm optimization, Chaos, Solitons and Fractals, v 29, n 2, p 454-461, July 2006

49.Li, Xiugai; Huang, Dexian, PSO based surrogate model steady state optimization with its application ,Proceedings of the World Congress on Intelligent Control and Automation (WCICA), v 2, p 6578-6582, 2006, Proceedings of the World Congress on Intelligent Control and Automation (WCICA)

50.李秀改,黄德先. 成品催化剂间歇控制系统设计和实现. 化工自动化及仪表,2006,33(1):43-46

51.Li, Xiugai; Huang, Dexian; Jin, Yihui, Nonlinear predictive control based on wavelet neural network applied to polypropylene process steady states controller for nonlinear system and its application,: Lecture Notes in Computer Science, v 3498, n III, p 15-20, 2005, Advances in Neural Networks - ISNN 2005: Second International Symposium on Neural Networks. Proceedings

52.马勇, 黄德先, 金以慧. 动态软测量建模方法初探. 化工学报,2005,8,1516-1519

53.Li, Xiugai; Huang, Dexian; Gao, Dongjie, State feedback predictive control for hybrid system via parametric optimization,Chinese Journal of Chemical Engineering, v 13, n 5, p 634-641, October 2005

54.Wang, Yuhong; Huang, Dexian; Jin, Yihui, Hybrid model predictive control for handling infeasibility and constraint prioritization, Chinese Journal of Chemical Engineering, v 13, n 2, p 211-217, April 2005

55.张伟勇,黄德先,金以慧. 互联网环境下基于预测控制的闭环控制方法. 控制与决策,2004,12,1341-1344Wang, Yu-Hong; Huang, De-Xian; Gao, Dong-Jie; Jin, Yi-Hui, Nonlinear predictive control based on LS-SVM, Control and Decision, v 19, n 4, p 383-387, April 2004

56.Chen, Libei; Hontoir, Yves; Huang, Dexian; Zhang, Jie; Morris, A. Julian,  Combining first principles with black-box techniques for reaction systems, Control Engineering Practice, v 12, n 7, p 819-826, July 2004


出版著作
1.黄德先,等. 化工过程先进控制. 化学工业出版社,2006

2.黄德先,等. 过程先进系统. 清华大学出版社,2011
 

开设课程
过程控制, 本科生

综合自动化理论与方法, 研究生