《自動(dòng)化的前沿技術(shù)》ppt課件-文庫(kù)吧
2025-01-02 07:44 本頁(yè)面
【正文】 確定性，如何設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)目刂谱饔?，使得某一指定的性能指?biāo)達(dá)到并保持最優(yōu)或者近似最優(yōu)，這就是自適應(yīng)控制所要研究解決的問(wèn)題。 魯棒控制 魯棒控制（ Robust Control）方面的研究始于 20世紀(jì) 50年代。在過(guò)去的 50年中，魯棒控制一直是國(guó)際自控界的研究熱點(diǎn)。 所謂“魯棒性”，是指控制系統(tǒng)在一定（結(jié)構(gòu)，大小）的參數(shù)攝動(dòng)下，維持某些性能的特性。 根據(jù)對(duì)性能的不同定義，可分為穩(wěn)定魯棒性和性能魯棒性。以閉環(huán)系統(tǒng)的魯棒性作為目標(biāo)設(shè)計(jì)得到的固定控制器稱(chēng)為魯棒控制器。 魯棒控制方法，是對(duì)時(shí)間域或頻率域來(lái)說(shuō)，一般要假設(shè)過(guò)程動(dòng)態(tài)特性的信息和它的變化范圍。一些算法不需要精確的過(guò)程模型，但需要一些離線辨識(shí)。 魯棒控制 一般魯棒控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是以一些最差的情況為基礎(chǔ)，因此一般系統(tǒng)并不工作在最優(yōu)狀態(tài)。 常用的設(shè)計(jì)方法有： INA方法，同時(shí) 鎮(zhèn)定，完整性控制器設(shè)計(jì)，魯棒控制， 魯棒 PID控制以及魯棒極點(diǎn)配置，魯棒觀測(cè)器 等。 魯棒控制方法適用于穩(wěn)定性和可靠性作為首要目標(biāo)的應(yīng)用，同時(shí)過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性已知且不確定因素的變化范圍可以預(yù)估。飛機(jī)和空間飛行器的控制是這類(lèi)系統(tǒng)的例子。 線性控制理論 線性控制理論是系統(tǒng)與控制理論中最為成熟和最為基礎(chǔ)的一個(gè)組成分支，是現(xiàn)代控制理論的基石。系統(tǒng)與控制理論的其他分支，都不同程度地受到線性控制理論的概念、方法和結(jié)果的影響和推動(dòng)。 嚴(yán)格地說(shuō)，一切實(shí)際的系統(tǒng)都是非線性的，真正的線性系統(tǒng)在現(xiàn)實(shí)世界是不存在的。但是，很大一部分實(shí)際系統(tǒng)，它們的某些主要關(guān)系特性，在一定的范圍內(nèi)，可以充分精確地用線性系統(tǒng)來(lái)加以近似地代表。并且，實(shí)際系統(tǒng)與理想化了的線性系統(tǒng)間的差別，對(duì)于所研究的問(wèn)題而言已經(jīng)小到無(wú)關(guān)緊要的程度而可予以忽略不計(jì)。 因此，從這個(gè)意義上說(shuō)，線性系統(tǒng)或者可線性化的系統(tǒng)又是大量存在的，而這正是研究線性系統(tǒng)的實(shí)際背景。 非線性控制理論 對(duì)非線性控制系統(tǒng)的研究，到上個(gè)世紀(jì)四十年代，已取得一些明顯的進(jìn)展。主要的分析方法有： 相平面法、李亞普諾夫法和描述函數(shù)法 等。 這些方法都已經(jīng)被廣泛用來(lái)解決實(shí)際的非線性系統(tǒng)問(wèn)題。但是這些方法都有一定的局限性，都不能成為分析非線性系統(tǒng)的通用方法。 雖然這些年來(lái)，國(guó)內(nèi)外有不少學(xué)者一直在這方面進(jìn)行研究，也研究出一些新的方法，如頻率域的波波夫判據(jù)，廣義圓判據(jù)，輸入輸出穩(wěn)定性理論等。 但總的來(lái)說(shuō)，非線性控制系統(tǒng)理論目前仍處于發(fā)展階段，遠(yuǎn)非完善，很多問(wèn)題都還有待研究解決，領(lǐng)域十分寬。 PID控制 —— 簡(jiǎn)而優(yōu)秀 PID（比例 積分 微分）控制器作為最早實(shí)用化的控制器已有 50多年歷史，現(xiàn)在仍然是應(yīng)用最廣泛的工業(yè)控制器。 PID控制器簡(jiǎn)單易懂，使用中不需精確的系統(tǒng)模型等先決條件，因而成為應(yīng)用最為廣泛的控制器。 PID控制器由比例單元（ P）、積分單元（ I）和微分單元（ D）組成。其輸入 e (t)與輸出 u (t)的關(guān)系為 : 212()( ) ( 1 ) ( )()IIP D D PKKUsW s K K s K S KE s s s? ? ? ? ? ? ?預(yù)測(cè)控制 預(yù)測(cè)控制 是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一類(lèi)新型的計(jì)算機(jī)控制算法。由于它采用多步測(cè)試、滾動(dòng)優(yōu)化和反饋校正等控制策略，因而控制效果好，適用于控制不易建立精確數(shù)字模型且比較復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，所以它一出現(xiàn)就受到國(guó)內(nèi)外工程界的重視，并已在石油、化工、電力、冶金、機(jī)械等工業(yè)部門(mén)的控制系統(tǒng)得到了成功的應(yīng)用。 下面以模型算法控制為例子來(lái)說(shuō)明預(yù)測(cè)控制的基本原理 : 故障診斷 現(xiàn)代的機(jī)械制造系統(tǒng)具有控制規(guī)模大、自動(dòng)化程度高和柔性化強(qiáng)的特點(diǎn)。 由于制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，價(jià)格越來(lái)越昂貴，因此因?yàn)楦鞣N故障而導(dǎo)致的停機(jī)都是不可忍受的負(fù)擔(dān)。
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