安全控制工程培訓(xùn)課件(已修改)
2025-01-09 04:18 本頁(yè)面
【正文】 第 4章 安全控制工程 郭冬云 安全工程 安全控制工程 ?安全控制工程 是應(yīng)用控制論基本原理和方法，研究安全系統(tǒng)的特性及安全控制規(guī)律的學(xué)科。 ?學(xué)習(xí)和研究安全控制工程是為了運(yùn)用 控制論 的思想與方法對(duì)研究和解決安全工程問(wèn)題起到一定的指導(dǎo)作用。 主要內(nèi)容 ?控制論理論基礎(chǔ) ?安全控制工程理論 ?安全控制的實(shí)現(xiàn) ?系統(tǒng)危險(xiǎn)控制的基本措施 1 控制論理論基礎(chǔ) 控制論的基本概念 控制論的定義與發(fā)展過(guò)程 ?從 20世紀(jì) 40年代發(fā)展起來(lái)的控制論科學(xué)， 專門(mén)研究各類(lèi)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)與控制的一般規(guī)律 ，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工程、生物、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等各個(gè)領(lǐng)域，促進(jìn)了各科學(xué)的快速發(fā)展。 ? 1948年，美國(guó)數(shù)學(xué)家、生物學(xué)家諾伯特 維納專著 《 控制論（或關(guān)于在動(dòng)物和機(jī)器中控制和通訊的科學(xué)） 》 ?從 20世紀(jì) 80年代開(kāi)始，安全工程學(xué)界也開(kāi)始了對(duì)控制論的研究和應(yīng)用，取得了一些研究成果，豐富了安全科學(xué)的理論體系。 1 控制論理論基礎(chǔ) ? 德國(guó)學(xué)者 Kalman在 1981年出版的德文版“安全科學(xué)導(dǎo)論”一書(shū)中提出控制論和安全科學(xué)這一命題。 ? 1982年，我國(guó)有學(xué)者提出：安全系統(tǒng)屬于人 機(jī)控制系統(tǒng)，可以用控制論進(jìn)行研究； ? 1988年，在北京“人 機(jī)工程、職業(yè)安全和衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)”國(guó)際會(huì)議上，我國(guó)學(xué)者首次提出：運(yùn)用現(xiàn)代控制理論建立以年度為單位的離散型安全控制論的數(shù)學(xué)模型（以數(shù)量化理論為基礎(chǔ)的），并且運(yùn)用卡爾曼濾波器進(jìn)行系統(tǒng)狀態(tài)的最優(yōu)估計(jì)。 1 控制論理論基礎(chǔ) 控制論的研究對(duì)象 ?控制論是以 各種系統(tǒng) 作為其研究對(duì)象的。 ?任何一個(gè)系統(tǒng)都是在一定的外部環(huán)境下存在和發(fā)展的，系統(tǒng)與外部環(huán)境之間有著信息、能量和物質(zhì)的交換，系統(tǒng)要對(duì)這些信息、能量和物質(zhì)進(jìn)行轉(zhuǎn)換和加工。 1 控制論理論基礎(chǔ) 調(diào)節(jié)與控制的概念 ?調(diào)節(jié)及其方式：對(duì)耦合運(yùn)行的系統(tǒng)從數(shù)量上或程度上進(jìn)行調(diào)整，使之適合既定目標(biāo)的要求。 調(diào)節(jié)的主要方式有： ?（ 1）平衡偏差的調(diào)節(jié)方式：根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際輸出值與所需的標(biāo)準(zhǔn)水平的偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)。 ?（ 2）補(bǔ)償干擾的調(diào)節(jié)方式：在調(diào)節(jié)系統(tǒng)受到干擾影響時(shí)，通過(guò)原設(shè)計(jì)補(bǔ)償系統(tǒng)的補(bǔ)償作用，減輕或消除有損于系統(tǒng)耦合運(yùn)行的干擾。 ?（ 3）排除干擾的調(diào)節(jié)方式采用一定的裝置來(lái)排除外界對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的影響。 ?（ 4）復(fù)合調(diào)節(jié)方式：上述二種或三種方式的組合，吸取各調(diào)節(jié)方式的優(yōu)點(diǎn)。 1 控制論理論基礎(chǔ) 調(diào)節(jié)與控制的概念 ?控制及其方式 ：指在各種耦合運(yùn)行的系統(tǒng)中，通過(guò)采取一定的手段，保持系統(tǒng)狀態(tài)平衡或不超出標(biāo)準(zhǔn)范圍，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)行為的預(yù)期目的。 ?控制系統(tǒng)由 被控系統(tǒng) 和 控制器 兩大部分組成。 ?控制的目標(biāo)有兩種： ①恒值調(diào)節(jié)：在發(fā)生振動(dòng)時(shí)使系統(tǒng)狀態(tài)恢復(fù)到給定值，如恒溫調(diào)節(jié)； ②隨動(dòng)控制：使系統(tǒng)狀態(tài)跟隨某個(gè)變化著的目標(biāo)，如導(dǎo)彈控制。 1 控制論理論基礎(chǔ) 控制的基本方式 ?（ 1）開(kāi)環(huán)控制：系統(tǒng)的輸入不受系統(tǒng)輸出的影響，而是按預(yù)先確定的規(guī)律進(jìn)行控制。 ?（ 2）閉環(huán)控制：系統(tǒng)的輸入受系統(tǒng)輸出的影響，通過(guò)對(duì)輸出取樣消除被控制量與給定目標(biāo)間的偏差。 ?（ 3）程序控制：在已知系統(tǒng)的狀態(tài)變量和控制變量的前提下，預(yù)先確定出控制變量的時(shí)間序列，保證系統(tǒng)狀態(tài)的時(shí)間序列沿既定步驟運(yùn)行。 ?（ 4）跟蹤控制：雷達(dá)跟蹤飛機(jī) ?（ 5）最優(yōu)控制：使系統(tǒng)狀態(tài)滿足控制目標(biāo)，使某些性能指標(biāo)取得最優(yōu)。 ?（ 6）自適應(yīng)控制：自動(dòng)適應(yīng)環(huán)境干擾和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變化，主動(dòng)調(diào)整其自身結(jié)構(gòu)和行為參數(shù)。 1 控制論理論基礎(chǔ) 控制論的研究方法 ?信息方法：從信息及其變換過(guò)程方面來(lái)研究控制系統(tǒng)的功能，探尋控制的最佳途徑。 ?“黑箱”辨識(shí)方法：通過(guò)外部觀測(cè)、主動(dòng)試驗(yàn)，分析“黑箱”的輸入
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